利用多能性干細胞制造三維微型視網(wǎng)膜

近期，干細胞科學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，德國科學家們發(fā)現(xiàn)了另一種利用小鼠或人干細胞地制造三維視網(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，“我們的目標不只是制造zui接近于真實視網(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，而且當臨床研究人員努力利用干細胞開發(fā)新療法時，諸如Karl之類的干細胞生物學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再生醫(yī)學研究。

比如，Karl實驗室開發(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胞，在Karl實驗室制造出的這種微型視網(wǎng)膜中，這些視錐細胞能夠大量地產(chǎn)生。在未來針對視網(wǎng)膜發(fā)生退化的病人開發(fā)的潛在細胞替換療法中，負責高靈敏度和色覺的視錐細胞是zui為珍貴的視網(wǎng)膜細胞類型。

Karl和同事們在體內(nèi)比較了源自小鼠多能性干細胞的視網(wǎng)膜類器官、源自人多能性干細胞的視網(wǎng)膜類器官和小鼠視網(wǎng)膜，證實了這種新的視網(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)膜疾病機制。”

Karl實驗室還對這種微型視網(wǎng)膜制造方法進行改變，涉及在眼部發(fā)育早期階段將利用干細胞制造出的視網(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4倍。這種三等分也促進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，這是因為它們不再附著到盤碟表面上，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。