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希望!Nature:科学家成功让失明小鼠“重见天日”

2018/08/20 来源:生物探索
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导读
失明,一直是再生医学领域想攻克的难题之一,然后收效却有限。近日,科学界有了新的进展:来自于西奈山医学院的科学家们找到了关键细胞,并成功逆转了小鼠的先天性失明。这一发现推动了对致盲疾病的再生治疗,包括年龄相关性黄斑变性和色素性视网膜炎。


8月15日,《Nature》期刊发表了这一篇题为“Restoration of vision after de novo genesis of rod photoreceptors in mammalian retinas”的文章。这是科学家们首次证实Müller胶质细胞(Müller glia)能够经过重编程生成视杆细胞,后者负责让我们能够在弱光下看到东西,同时协助视锥细胞感受色觉和亮光。

研究发现,这些新生成的光感受细胞能够检测到入射光线,并且与眼睛中其他的细胞互作将视觉信号传递给大脑,最终有望逆转某些遗传眼疾和损伤。


Müller胶质细胞

视杆细胞、视锥细胞是位于眼睛视网膜中的感光细胞。其中,视杆细胞在光线较暗时活动,有较高的光敏度,但不能作精细的空间分辨,且不参与色觉。在较明亮的环境中以视锥细胞为主,它能提供色觉以及精细视觉。一旦这些细胞或者视网膜神经节细胞受损,容易造成视觉障碍,甚至于导致失明。对于哺乳动物而言,这类细胞并不能自主再生——类似于大多数神经元,一旦发育成熟,它们便不会分裂。

Müller胶质细胞是视网膜中最常见的非神经性细胞。让科学家们着迷的是,鱼类和两栖类动物眼睛中的Müller胶质细胞能够分裂、分化成新的神经元细胞,从而取代受损或者丢失的细胞。但是,包括人在内的哺乳类动物眼睛中的Müller胶质细胞负责支持、滋养周围的细胞,并不会在眼睛受损后再生出神经元,即便有,也是很少的新细胞。

最新研究

来自于美国西奈山医学院的神经学家Bo Chen和团队希望在不损伤眼睛的前提下再生感光细胞。“我们试图唤醒眼睛中的自我修复机制。相比于‘将干细胞插入视网膜以便再生出新的神经元’,我更期待侵入性、破坏性小的方法。” Bo Chen解释道。

他们成功找到了“两步法”的对策:首先,通过注入一种无害的病毒(携带编码调控细胞增殖的蛋白的基因),促进小鼠眼睛中Müller胶质细胞的分裂;两周后,尝试又一次基因转移——注入3个负责生成视杆细胞的关键基因。

结果证实,在这些携带基因的病毒的刺激下,Müller胶质细胞可以再生出类似于视杆细胞的细胞(结构和功能一样)。

随后,他们在失明小鼠(依然有视杆细胞和视锥细胞,但是缺乏确保这些感光细胞传递信号的两个关键基因)身上进行了同样的尝试。除了推动视杆细胞的3个基因,研究人员还加入了修正信号缺陷的基因。结果发现,治疗后的小鼠能够接收到视觉信号。这意味着,新生成的视杆细胞能够与视网膜神经节细胞互作传递信号。


图示为由Müller胶质细胞分化而来的视杆细胞(rod photoreceptors)。这些光感受器在结构上与真正的光感受器并没有区别,它们同样能够参与视觉信号传递。(图片来源:Bo Chen, Ph.D.)

下一步

在这项研究中,因为Müller胶质细胞数量有限,即便再生最多量的视杆细胞,其密度只有健康小鼠视网膜的0.2%,所以治疗后的小鼠虽然能够感知光线,但是并不能辨认出形状或事物。

不过这一研究已经解决了第一道难关。如果未来科学家们能够促使Müller胶质细胞再生出更多的感光细胞,或许这一疗法可以治疗恢复失明患者的视力。

责编:风铃

参考资料:

Congenital blindness reversed in mice

Eye regeneration technique lets blind mice see the light

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