Nature:失明小鼠重见光明!把皮肤细胞改造成感光细胞的新技术,亮了!

2020-04-17 佚名 学术经纬

顶尖学术期刊《自然》今天在线发表的一篇研究论文,为众多因视网膜疾病而失明的患者带来一道曙光。由CIRC Therapeutics公司视网膜创新中心眼科专家Sai Chavala博士领衔的科研团队,开发

顶尖学术期刊《自然》今天在线发表的一篇研究论文,为众多因视网膜疾病而失明的患者带来一道曙光。由CIRC Therapeutics公司视网膜创新中心眼科专家Sai Chavala博士领衔的科研团队,开发出一种技术,把皮肤细胞直接改造成视网膜的感光细胞——感受光的神经细胞。将这种改造后的细胞移植到小鼠眼睛中,失明小鼠得以重见光明!

许多视网膜疾病最终会导致失明。比如年龄相关性黄斑变性——65岁以上老年人失明的首要原因,全世界患者超过1.7亿;再比如糖尿病视网膜病变,糖尿病的一种严重并发症;还有视网膜色素变性,一类遗传传导致的眼病,患者通常在儿童时期就开始视力逐渐受损,直至丧失。

这些眼病最终致盲的原因在于视网膜上感光细胞的丧失。由于难以再生,一旦失去感光细胞,失明进程无法被逆转。目前除了尽量预防和延缓外,还没有有效的治疗方法可以帮助患者恢复视力。因此,寻找让感光细胞重生的方法,成为科研人员的一个攻坚方向。

过去十年里,科学家们为实现这一目标利用到了诱导多能干细胞(iPS)技术。这种技术可以把皮肤细胞或血细胞培育成干细胞,然后塑造干细胞的发育方向,产生感光细胞。然而,在这项研究中,眼科专家们找到的新方法却可以跳过干细胞。

经过反复摸索条件,研究人员确定了一种“鸡尾酒”配方,由5种小分子化合物组成,它们分别激活或抑制细胞内不同的发育信号。在特定的时间把这些化合物以不同的组合“喂”给培养的皮肤成纤维细胞,最终改变了这些皮肤细胞的命运。

检查新细胞的基因表达谱,研究人员发现它们与视杆细胞(一种主要的感光细胞)表达的基因十分相似。因此,变身后的这类新细胞被命名为“化学诱导光感受器细胞”,简称CiPCs。相比过去利用iPS细胞重编程需要数月时间,这种技术仅仅只用10天就完成了细胞改造。

但CiPCs表达的基因与视杆细胞类似,还不等于它们就可以替代视杆细胞的工作。研究人员接下来开展了移植实验,把CiPCs植入视网膜变性的小鼠眼睛里,检验这些细胞的功能。

在移植细胞前,这些小鼠因为缺少视杆细胞,感受不到光亮,眼睛不会出现瞳孔反射(光变强时瞳孔缩小、光变弱时瞳孔张大)。而在细胞移植3~4周后,小鼠开始出现令人欣喜的变化:14只小鼠中,有6只小鼠在弱光条件下,瞳孔出现了明显的变化。而对于微弱的光线就十分敏感,正是视杆细胞的功能特点。

为了评估这6只小鼠的视觉功能是否真正得到恢复,研究人员还做了“厌光测试”。老鼠在正常情况下,偏爱躲在暗处。但失去视觉的小鼠由于感知不到光的强弱,不会表现出对黑暗环境的偏好。而CiPCs移植的这6只小鼠,待在黑暗环境中的时间与视力正常的小鼠一样,明显长过未经细胞移植的失明小鼠。

随着时间推移,等到移植后3个月继续检查这些曾经失明的小鼠,研究人员观察到,不少CiPCs依然存活,并且,它们与视网膜中的其他神经细胞建立了连接,真正成为视网膜中的一部分。

研究作者之一Anand Swaroop博士总结说:“这是首次有研究显示,直接用化学重编程,可以产生视网膜样细胞,这让我们在为年龄相关性黄斑变性等视网膜疾病开发疗法时,有了一种更快的新策略。”

当然,要想让这种再生感光细胞的技术应用于人类患者,还有不少的路要走。研究人员表示,后续还要优化方案,让有功能的移植感光细胞数量变得更多,让这种直接改造细胞的技术进一步提升效率。

据资助这一项目的美国国家眼科研究所介绍,研究人员们已计划开展一项临床试验,测试这种疗法是否适用于视网膜色素变性等眼病。

我们期待创新技术给患者带来真正的光明!

文献来源:Biraj Mahato et al., (2020) Pharmacologic fibroblast reprogramming into photoreceptors restores vision. Nature.

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Nat Commun:治疗失明新策略!利用CRISPR阻止视网膜退化!

根据一项新的研究,在小鼠体内,沉默基因Nrl会阻止视网膜退行性疾病中的细胞丢失。这一发现可能导致人们开发出新的疗法来阻止视网膜色素变性等人类疾病中的视力丧失。这项研究是由来自美国国家眼科研究所(NEI)的研究人员开展的。相关研究结果于2017年3月14日在线发表在Nature C

ARVO 2016:无眼部病变但是高度近视的患者也会出现轻度视觉障碍

ARVO 2016:无眼部病变但是高度近视的患者也会出现轻度视觉障碍据视觉与眼科研究协会(AEVO)2016年会上展示的一项新的研究表明,相当一部分的高度近视而无眼部病变的患者也会出现轻度视觉障碍。Monica Jong博士及其同事评估了646名高度近视但无眼部病变的患者,年龄在7-63岁,双眼近视为6D或者更高。研究中无视觉障碍定为20/22或更高,轻度视觉障碍定为20/20到20/60,中度视

细菌化身小眼球

“看”是一项复杂的任务。事实上,它是如此的复杂,以至于人眼要用约1亿个感光细胞完成这项任务。不过,一些单细胞细菌仅利用一个细胞,便能“看见”事物。最新研究显示,集胞藻属中的蓝藻细菌利用像镜片一样的全身追踪光源的位置。此前,研究人员认为,如果周围环境变得越来越暗,这些利用太阳作为能量的生物体会通过胡乱地四处移动和转换方向来朝着光线处迁移。不过,在日前出版的elife杂志上,研究人员报告称,这些细菌转

取代死亡的感光细胞,仿生视觉系统让盲人重获光明

伊莱亚斯·康斯坦托普洛斯(Elias Konstantopoulos)如果不打开自己的视网膜假体Argus II的话,每天只有4小时可以模糊地看到这个世界。这位74岁的马里兰居民在30多年前就因为进行性视网膜疾病丧失了视力。 “我能看见你站在我眼前,也能看见你离开”,他说。“如果系统打开的话,在面对一棵大树的时候我也能看见些许阴影。而如果外面很亮的话,我向左看和向右看

Nat Commun:通过iPS干细胞产生功能性三维视网膜组织

来自霍普金斯大学的研究人员称,利用一种人类干细胞他们在实验室中构建出了三维人类视网膜组织,特别是其中包含有能够对光做出反应的功能性感光细胞。 研究的领导者、约翰霍普金斯大学眼科学助理教授M. Valeria Canto-Soler博士说:“我们实际上是在培养皿中构建出了一个微型的人类视网膜,其不仅具有视网膜的架构组织,还具有感光能力。这项发表在6月10日《自然通讯》(Nature Communi

Nature:注射感光细胞有助视力恢复

4月18日,英国伦敦大学等处的研究人员在Nature杂志网站上报告说,通过向一些视力受损的实验鼠注射感光细胞,就能在一定程度上帮助它们恢复视力,将来有望在此基础上开发出治疗人类失明的方法。 英国伦敦大学学院等机构研究人员报告,在本次实验中注射的是视杆细胞的前体细胞。视杆细胞是视网膜中的两种感光细胞之一,它对微弱光线特别敏感,老鼠虽然通常在晚上视力不错,但如果缺少这种细胞,在黑暗环境中也是