利用人类血细胞构建出初始视网膜结构

南国知心

    对人血细胞进行重编程而产生的诱导性多功能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)培养72天后形成初始视网膜结构：这种结构含有一些特化细胞，如它的外层和内层分别存在着光受体细胞(红色)和神经节细胞(绿色)，而位于中层的每个细胞核用蓝色表示。这些细胞层类似于人类眼球正常发育时形成的多层结构。

　　来自美国威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员第一次利用对人血细胞进行重编程而产生的诱导性多功能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)制造出初始视网膜结构，而且这种结构含有正在进行增殖的神经视网膜祖细胞(neuroretinal progenitor cell)。相关研究结果于2012年3月12日在线发表在Investigative Ophthalmology & Visual Science期刊上。一项研究已经表明这种视网膜结构能够形成细胞层---就像人类视网膜正常发育形成多层结构那样---，而且这些细胞拥有一种能够让它们交流信息的机制：沿着视网膜后壁分布的光敏感性光受体细胞产生电脉冲，接着这些脉冲通过视神经(optic nerve)进行传播，最终传送到大脑中，从而让人们看见东西。综合在一起，这些发现提示着科学家能够利用人视网膜细胞组装成更加复杂的视网膜组织，而且这一切都开始于常规的病人血液样品。 科学家能够想象实验室构建的人视网膜组织将有着很多应用，包括利用它们测试药物和研究视网膜退变性疾病，如色素性视网膜炎(retinitis pigmentosa)---儿童和青年人眼睛变瞎的一种常见病因。有朝一日，科学家也可能能够替换视网膜多层结构以便来治疗视网膜损伤更加广泛的病人。“我们不知道这种技术将带领我们走多远，但是我们能够利用病人血细胞培养出初期视网膜结构的事实是令人鼓舞的，不仅是因为它证实了我们早期利用人皮肤细胞的研究，而且还是因为血液作为起始来源也较方便获得”，这篇论文通讯作者和小儿眼科医师David Gamm博士说，“这是向前迈出的坚实一步。”2011年，位于魏兹曼中心(Waisman Center)的Gamm实验室利用胚胎干细胞和人皮肤细胞获得的iPSC细胞构建出处于视网膜发育最为初始阶段的视网膜结构。尽管这些结构产生主要类型的视网膜细胞，但是它们缺乏在更加成熟的视网膜中发现的结构组装。

　　这次，Gamm和第一作者Joseph Phillips博士领导的研究小组使用标准的血液提取技术收集人血液，然后将收集到的血细胞重编程为诱导性多功能干细胞(iPSC)，并利用他们的方法将iPSC细胞培养为视网膜状结构。

　　在他们的研究当中，大约16%的初始视网膜结构长出不同的层。最外层主要含有光受体细胞，而中层和内层相应地容纳着中间视网膜神经元(intermediary retinal neuron)和神经节细胞(ganglion cell)。细胞的这种独特排列令人回想起在眼球后发现的情形。

　　再者，Phillips博士的研究证实这些视网膜细胞能够产生突触(synapse)，而这是它们能够彼此之间进行交流的前提条件。

　　在这项研究中，研究人员与位于威斯康星州麦迪逊市的国际细胞动力学(Cellular Dynamics International, CDI) 公司开展合作而获得iPSC细胞。CDI公司开创一种将血细胞转化为iPSC细胞的技术。CDI公司研究人员从来自供者血液样品中提取出一种称作T淋巴细胞的血细胞，然后将它们重编程为iPSC细胞。CDI公司是由威斯康星大学麦迪逊分校干细胞先驱James Thomson博士创建的。

　　“我们对CDI公司也对我们的研究产生兴趣而感到荣幸。将我们的实验室和CDI公司各自的专业技能结合在一起是这项研究取得成功的关键。”