九月11,2018

再生小鼠的光敏眼细胞

乍看上去

  • 研究人员通过将视网膜中称为Müller胶质细胞的支持细胞转变为光敏细胞,恢复了先天性失明小鼠的视力。
  • 这些发现可能有助于促进针对盲眼疾病的再生疗法的发展。
由艺术家绘制的源自Müller胶质细胞的棒状感光器。 由艺术家绘制的源自Müller胶质细胞的棒状感光器。 陈波博士

感光细胞是指位于眼睛后部的感光组织中的细胞,称为视网膜。这些细胞吸收光并将其转换为电信号。信号被发送到视网膜中的其他细胞,最后到达大脑,在大脑中被处理成我们看到的图像。对光感受器的损害可导致完全或部分失明,例如在与年龄有关的黄斑变性和色素性视网膜炎等疾病中。

感光细胞不会在哺乳动物中自行再生。但是,在某些物种(例如斑马鱼)中,眼睛中称为Müller胶质细胞的支持细胞可在受到伤害时分裂,并变成感光细胞和其他视网膜神经元。斑马鱼可以在严重的视网膜损伤后恢复视力。

为了研究哺乳动物的Müller胶质细胞是否可以被诱使成为哺乳动物的感光细胞,西奈山的Bo Chen博士领导的研究小组在小鼠中进行了一系列实验。这项研究得到了美国国立卫生研究院国家眼科研究所(NEI)的支持。结果发表在 性质 于2018年8月23日。

在两个阶段的基因重编程过程的第一阶段,Chen的研究小组通过向老鼠的眼睛注射一个基因来开启一种叫做β-catenin的蛋白质,促使正常小鼠的Müller胶质细胞分裂。两周后,他们向眼睛注入了鼓励新分裂的细胞发展成杆状感光器的因子。

研究人员使用显微镜追踪了新形成的细胞。他们发现,新形成的棒状感光体看起来与普通感光体相似。

为了确定源自Müller胶质细胞的棒状光感受器是否功能正常,研究人员在无功能棒状光感受器的盲生小鼠中测试了该治疗方法。除了治疗外,他们还插入了一个基因以纠正导致杆发育不良的突变。

在盲生的经治疗小鼠中,Müller胶质细胞衍生的杆像正常小鼠一样发育。研究人员证实,新形成的视杆正在与其他类型的视网膜神经元进行通讯。由神经细胞记录的光诱导反应将光感受器的信号传给大脑,并进行了脑活动的测量,证实了新形成的视杆正在整合到视觉通路电路中。尽管该治疗恢复了对光的反应性,但反应不如正常小鼠中的细胞那样强烈。

NEI视网膜神经科学项目主任Thomas N. Greenwell博士说:“这是科学家对Müller神经胶质细胞重新编程以使其成为哺乳动物视网膜中功能性棒状光感受器的第一份报告。” “杆子使我们能够在弱光下看到,但它们也可能有助于保护视锥细胞感光器,这对于彩色视觉和高视敏度非常重要。圆锥体往往会在后期的眼部疾病中死亡。如果视杆能够从眼内再生,这可能是一种治疗影响光感受器的眼部疾病的策略。”

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参考文献: 从头开始在哺乳动物视网膜中杆感光细胞恢复视力。。姚K,邱S,王YV,朴SH,莫恩斯EJ,梅塔B,刘X,张B,泽尼塞克D,克雷尔MC,登JB,陈B. 性质。 2018年8月23日; 560(7719):484-488。 doi:10.1038 / s41586-018-0425-3。 Epub 2018年8月15日。PMID:30111842。

资金: NIH的国家眼科研究所(NEI);皮尤慈善信托;预防失明的研究;麦格劳家族视觉研究基金会。