利用多能性干細(xì)胞制造三維微型視網(wǎng)膜

近期，干細(xì)胞科學(xué)家們給公眾分享了制造人視網(wǎng)膜---眼部中對光線敏感的部分---的配方。如今，在一項新的研究中，德國科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了另一種利用小鼠或人干細(xì)胞地制造三維視網(wǎng)膜類器官（retina organoids）的方法。他們制造的“微型視網(wǎng)膜（mini-retina）”為研究視網(wǎng)膜生長、損傷和修復(fù)提供新的視角。相關(guān)研究結(jié)果于2016年3月31日在線發(fā)表在Stem Cell Reports期刊上，論文標(biāo)題為“Retinal organoids from pluripotent stem cells efficiently recapitulate retinogenesis”。

論文通信作者、德國神經(jīng)退行性疾病中心（DZNE）研究員Mike Karl說，“我們的目標(biāo)不只是制造zui接近于真實(shí)視網(wǎng)膜的東西，而且也可能利用這種系統(tǒng)的靈活性開發(fā)出更多的方法研究視網(wǎng)膜組織。”

干細(xì)胞技術(shù)有潛力被用來開發(fā)出治療諸如年齡相關(guān)性失明之類的疾病的方法，而且當(dāng)臨床研究人員努力利用干細(xì)胞開發(fā)新療法時，諸如Karl之類的干細(xì)胞生物學(xué)家們一直在努力理解來自從低等脊椎動物到人類的神經(jīng)元再生，從而有助以更加間接的方式促進(jìn)再生醫(yī)學(xué)研究。

比如，Karl實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出的三維視網(wǎng)膜類器官地再現(xiàn)視網(wǎng)膜形成。這特別包括感光的視錐細(xì)胞，在Karl實(shí)驗(yàn)室制造出的這種微型視網(wǎng)膜中，這些視錐細(xì)胞能夠大量地產(chǎn)生。在未來針對視網(wǎng)膜發(fā)生退化的病人開發(fā)的潛在細(xì)胞替換療法中，負(fù)責(zé)高靈敏度和色覺的視錐細(xì)胞是zui為珍貴的視網(wǎng)膜細(xì)胞類型。

Karl和同事們在體內(nèi)比較了源自小鼠多能性干細(xì)胞的視網(wǎng)膜類器官、源自人多能性干細(xì)胞的視網(wǎng)膜類器官和小鼠視網(wǎng)膜，證實(shí)了這種新的視網(wǎng)膜類器官制造方法的可靠性。Karl說，“組織異質(zhì)性是類器官系統(tǒng)中的一個主要挑戰(zhàn)。這里，我們的研究提供新的認(rèn)識，這將有助開發(fā)出基于類器官的特定模型，從而特別可靠地研究視網(wǎng)膜疾病機(jī)制。”

Karl實(shí)驗(yàn)室還對這種微型視網(wǎng)膜制造方法進(jìn)行改變，涉及在眼部發(fā)育早期階段將利用干細(xì)胞制造出的視網(wǎng)膜類器官切割成三個塊。每塊看起來類似于小半月，zui終發(fā)育成在視網(wǎng)膜中發(fā)現(xiàn)的全套細(xì)胞，因而相比于之前的方法，視網(wǎng)膜類器官產(chǎn)生增加了高達(dá)4倍。這種三等分也促進(jìn)存活下來的類器官塊長大到類似于未切割時的類器官大小。這些微型視網(wǎng)膜在盤碟中自由游動，這是因?yàn)樗鼈儾辉俑街奖P碟表面上，從而更好地反映發(fā)育期間的視網(wǎng)膜組織結(jié)構(gòu)。

Karl接下來的目標(biāo)就是通過可能加入血管，讓他的三維“微型視網(wǎng)膜”變得更加復(fù)雜， 以及利用這種類器官研究不同類型神經(jīng)元（特別是來自人視網(wǎng)膜中）的再生和功能。