威斯康星大学眼科研究揭示干细胞光感受器如何达到目标
2022 年 6 月 17 日
一项新的研究揭示了从干细胞中生长出来的光感受器如何延伸被称为轴突的生物线以接触现有的神经元。
这一发现对未来治疗导致失明的视网膜疾病具有重要意义，包括年龄相关性黄斑变性和罕见疾病，如色素性视网膜炎、Usher 综合征、Stargardt 病和 Best 病。
患有这些目前无法治愈的疾病的人最终会由于称为视杆细胞和视锥细胞的光敏细胞的破坏而失去视力。神经科学家正在研究从干细胞中培养这些细胞（也称为光感受器）并移植它们以恢复受损组织的疗法。
然而，虽然制造实验室培养的感光器的能力有了很大提高，但“安装”它们仍然具有挑战性。移植后，感光器必须长出轴突以与现有的内部神经元连接，以便它们检测到的光通过信号传输到大脑。
威斯康星大学医学与公共卫生学院研究小组表明，源自干细胞的光感受器最初能够自行生长轴突以连接其他细胞，但在 40 到 80 天内失去这种能力。然而，他们发现移动辅助细胞可以通过拉动和显着拉伸部分轴突来帮助不再能够独立生长轴突的光感受器。
该研究的一张图片出现在《细胞报告》杂志的封面上。
封面照片以干细胞衍生的视网膜类器官内的感光器及其长连接过程（称为轴突）的多色图像为特色。
该研究的资深作者、该校神经科学教授Timothy Gomez说：“了解光感受器是如何实现这些连接的，这让我们离移植干细胞衍生的光感受器以治愈失明更近了一步。”
领导该研究并在 Gomez 实验室工作的博士后研究员 Sarah Rempel 与共同作者、眼科和视觉科学教授 David Gamm 博士领导的研究团队合作，成功生成了视网膜类器官。视网膜类器官是源自人类多能干细胞的视网膜三维模型。
随着类器官的发育，人类多能干细胞衍生的光感受器开始产生视锥细胞，这对人类白天的视力至关重要。这从第 30 天左右开始。他们还产生了视杆细胞，可以在 70 天左右开始在弱光条件下实现视力。
光感受器经历轴突伸长
然后，该团队使用活细胞的延时成像来观察轴突从光感受器向目标细胞延伸的过程。虽然最近产生的锥形光感受器轴突的末端可以主动拉长，但它们这样做的窗口却出奇地短。到了第 80 天，他们失去了这种能力。相比之下，视杆光感受器完全缺乏自行延伸轴突的能力。
研究小组发现，如果它们与其他活动的视网膜细胞一起生长，较老的实验室培养的感光细胞可以延伸轴突以建立联系。出乎意料的是，感光细胞的轴突可以将自己附着在这些细胞上并被拉动。
该团队还在探索鼓励新移植的光感受器靶向剩余的视网膜细胞的可能性。
Gamm 说，这项研究是开发用于失明的干细胞疗法的重要一步，他也是McPherson眼科研究所所长、视网膜干细胞及其在人类疾病中的应用方面的专家。
“在威斯康星大学麦迪逊分校的工作确实融合了这一领域，”他解释道。 “我们开始了解如何替换晚期致盲疾病患者感光细胞的核心原理。”
研究小组的其他成员包括华盛顿大学医学与公共卫生学院Madalynn Welch、Allison Ludwig、M. Joseph Phillips 和 Yochana Kancherla，以及约翰霍普金斯大学Donald Zack 博士。
这项工作得到了国家眼科研究所创新目标倡议的资助，该倡议旨在再生人类视网膜中的感光细胞和其他细胞类型。
https://www.med.wisc.edu/news-and-events/2022/june/uw-eye-research-stem-cell-photoreceptors/
