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中中原人民共和国人学者让天然眼盲小鼠第二遍

来源:http://www.17930ip.com 作者:威尼斯城所有登入网址 时间:2019-08-05 07:32

今天,《自然》杂志上刊登了一项华人学者的重磅研究。来自西奈山伊坎医学院的Bo Chen教授团队使用再生疗法,让罹患先天性眼盲的小鼠首次见到了光明!

美国研究人员8月14日在《自然》杂志线上版发表论文称,他们首次将哺乳动物视网膜中的Müller胶质细胞转变为杆状光感受器,成功逆转了小鼠的先天性失明。他们称,这一研究成果将推动年龄相关黄斑变性等眼病的再生疗法研究。

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光感受器是视网膜中的一类特殊神经细胞,受到光刺激时会向大脑发出信号。在包括小鼠和人类在内的哺乳动物中,光感受器不能自行再生,一旦成熟就不会分裂。

▲本文通讯作者Bo Chen教授

Müller胶质细胞是视网膜中最常见的胶质细胞类型。长期以来,科学家们一直在研究这种细胞的再生潜能,因为在某些物种,例如斑马鱼中,它们在受到伤害后会分裂,转化为光感受器和其他视网膜神经元,因此斑马鱼在视网膜严重受损后仍可以恢复视力。然而到目前为止,科学家们虽可以诱使哺乳动物的Müller胶质细胞转化为光感受器,但其前提是先对视网膜造成损害,这样的方法在实际医疗过程中明显不可取。

据估计,在全世界范围内,有超过5000万名患者受到了眼盲症的困扰,其中的主要原因之一,便是视网膜神经元的退化。在斑马鱼中,不少研究人员们看到了使用再生疗法治疗眼疾的希望——原来在眼睛受伤后,这些动物眼中的Müller胶质细胞会经历“细胞重编程”,转化为感光细胞和其他的视网膜神经元细胞。因此,哪怕是经历了非常严重的视网膜损伤,斑马鱼也能很快恢复视力。

而此次,纽约西奈山医学院研究人员成功地在不损伤视网膜的情况下将小鼠的Müller胶质细胞转变为杆状光感受器,在Müller胶质细胞再生研究方面取得新突破。他们首先向正常小鼠眼中注入一种基因,启动一种名为β-连环蛋白的蛋白质,刺激Müller神经胶质细胞分裂;几周后,再向小鼠眼内注入一种因子,刺激新分裂细胞发育成杆状光感受器。显微镜观察显示,新形成的杆状光感受器在结构上与原生光感受器没有什么不同;而对先天性失明小鼠进行的医疗试验则表明,它们在功能上也与正常小鼠的光感受器一样有效。经过治疗,这些天生就没有杆状光感受器的小鼠重见光明。

但哺乳动物毕竟不是斑马鱼——人类或小鼠的感光细胞一旦死亡,就很难再生。为了刺激哺乳动物的Müller胶质细胞,就必须对视网膜组织进行进一步的损伤。

研究人员指出,这是首次将哺乳动物Müller胶质细胞转变为功能性杆状光感受器。若该技术可用于培养人类视网膜组织,使杆状光感受器可以在人眼内再生,将催生一种治疗相关眼疾的新策略,如年龄相关黄斑变性、视网膜色素变性等致盲疾病的再生疗法研究都将得到极大推动。

“从实际的角度来看,通过损伤视网膜来激活Müller胶质细胞,与恢复视网膜功能的目的是背道而驰的,”本研究的通讯作者Bo Chen教授说道:“我们想知道,在不损伤视网膜的前提下,能否在小鼠体内让Müller胶质细胞变成光杆细胞。”

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为了测试这个想法的可行性,研究人员们首先在正常小鼠中开展了实验。实验分为两步,第一步是通过在眼睛里注射特定的基因,激活β-catenin蛋白。几周后,研究人员们再往眼睛里注射其他关键的转录因子基因,促进视杆细胞的生成。

在显微镜下,研究人员们清楚地看到了新形成的视杆细胞。它们与普通细胞的结构看来没有差异。此外,研究人员们还观察到了新突触的形成,表明新生成的那些细胞,可能有着正常细胞的生理功能。

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▲Müller胶质细胞成功分化成了视杆细胞

进一步的研究,证实了这个令人兴奋的观点。研究人员们在罹患先天性眼盲的小鼠中使用了这种再生疗法,并观察到了同样的结果——它们的眼睛里长出了新的视杆细胞,而且这些细胞可以和视网膜神经元进行沟通。更重要的是,无论是对视网膜神经节细胞、还是对大脑的分析,都表明这些小鼠对光产生了反应。

也就是说,这些一出生就眼盲的小鼠,有生以来第一次见到了光明。

“这是在哺乳动物视网膜中将Müller胶质细胞重编程,形成功能性视杆细胞的首个报道,”美国国立眼科研究所视网膜神经学项目主任Thomas N. Greenwell博士说道:“视杆细胞不但能让我们在弱光环境下看见事物,还能帮助保护视锥细胞,后者对颜色识别与高清视力而言非常重要。但视锥细胞在眼病后期往往会死亡。如果视杆细胞能在眼睛里再生,也许会给我们带来治疗眼病的新策略。”

按计划,这支科研团队将进一步评估这些小鼠的视觉能否应对一些简单的日常任务。此外,研究人员也将尝试在人类视网膜组织中测试这一再生疗法的可行性。

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▲研究人员们正在尝试多种不同的技术,以攻克致盲性眼疾(图片来源:《Precision Clinical Medicine》)

值得一提的是,不少课题组目前正在尝试类似的手段,期望在哺乳动物中带来治疗多种眼疾的再生疗法(相关阅读:光明在前方!张康团队顶尖期刊再发文:再生疗法可治疗严重眼疾)。在今年早些时候的报道中,我们提到加州大学圣地亚哥分校的张康教授团队已在灵长类动物模型中,尝试通过细胞再编程,治疗视网膜色素变性。据透露,该动物试验的安全性和效果均非常积极,有望在今年年底进入临床试验阶段。

我们期待在不久的将来,治疗人类眼疾的再生疗法能尽快问世,让生活在黑暗中的患者重见光明!

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