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干细胞有望治疗视网膜病变!!
视网膜变性疾病是一组由于视网膜感光细胞变性凋亡所导致的严重的致盲性眼病,在哺乳动物视觉系统的变性疾病中,视网膜内特殊细胞群的死亡往往导致视力损伤,甚至失明。比如:年龄相关性黄斑变性(AMD)、视网膜色素变性(RP)。这些致盲性的视网膜变性疾病都存在进行性的视网膜细胞丢失,常规的药物治疗缺乏疗效。近几年,人们不断尝试利用干细胞治疗视网膜病变。干细胞移植可替代丢失的细胞或起到支持细胞的作用,以阻止更进一步的细胞丢失。以下讲解干细胞治疗视网膜病变的研究近况:
1.JCB:上海生科院在视网膜干细胞胚胎起源研究中取得进展
5月2日,《细胞生物学杂志》(JournalofCellBiology)在线发表了题为《视网膜成体干细胞胚胎起源双潜能细胞》的研究论文,该研究由中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所、脑科学与智能技术卓越创新中心何杰研究组完成。该研究采用基于彩虹鱼克隆分析,在单细胞水平上揭示了视网膜干细胞在视网膜睫状边缘区的准确定位;同时在边缘区中发现一类目前尚未报道的静息态细胞。此外,此研究采用原位细胞谱系追踪,阐述了视网膜干细胞胚胎发育的精确细胞谱系,从而揭示视网膜干细胞起源于视泡(opticvesicle)中间层上皮细胞中的一群双潜能细胞。此项工作发现了视网膜干细胞发育的细胞谱系基础,为进一步揭示视网膜干细胞发育的分子机制,最终实现视网膜干细胞微环境的体外重建提供重要的实验依据。但关于视网膜干细胞的维持作用还需要进一步研究。
2.Cell子刊:利用多能性干细胞制造三维微型视网膜
近期,干细胞科学家们给公众分享了制造人视网膜---眼部中对光线敏感的部分---的配方。如今,在一项新的研究中,德国科学家们发现了另一种利用小鼠或人干细胞高效地制造三维视网膜类器官(retinaorganoids)的方法。他们制造的“微型视网膜(mini-retina)”为研究视网膜生长、损伤和修复提供新的视角。Karl说,“组织异质性是类器官系统中的一个主要挑战。这将有助开发出基于类器官的特定模型,从而特别可靠地研究视网膜疾病机制。”
3.SciRep:新技术将干细胞变为视网膜神经节细胞
来自约翰霍普金斯大学的研究人员近日开发了一种新型技术,其可以将人类干细胞有效转化成为视网膜神经节细胞,这种干细胞位于视网膜中,其可以将眼睛中的视觉信号传送至大脑,而这类干细胞的死亡或异常会引发某些疾病患者的视觉丧失,比如青光眼或多发性硬化症患者,相关研究发表于杂志ScientificReports上。
医学博士DonaldZack指出,我们的工作不仅可以帮助更好地理解视神经的生物学机制,同时还可以促进基于细胞的人类模型被用来寻找阻断或治疗致盲状况的药物,最终或将帮助科学家们开发细胞移植疗法来帮助恢复青光眼或多发性硬化症患者的视力缺失。文章中研究者对人类胚胎干细胞系进行遗传修饰,使其转化成为视网膜神经节细胞,随后利用新的细胞系就可以开发新型的分化方法,并对所生成的细胞进行特性分析。
4.NatCommun:干细胞:从人类干细胞到感光视网膜
本期NatureCommunications上发表的一项研究报告说,有感光能力的视网膜组织已从人诱导多能干细胞被生成。这项工作为研究人视网膜发育和造成失明的疾病提供了一个系统。
很多形式的失明都是由被称为“感光器”的细胞的功能失常或这些细胞的丧失造成的,这些细胞负责在视网膜中感应光。诱导多能干细胞(iPSC)在对这些疾病进行模拟方面或在作为潜在治疗药物方面都有很大潜力。以前的研究表明,是有可能在一个培养皿中从人iPSCs来生成视网膜组织、包括感光器的。
MariaValeriaCanto-Soler及同事在这个方向上又迈出了一步:他们发现,人iPSCs能产生与发育中的人眼睛的解剖结构相似的视网膜组织,并且含有能以与活生物中的感光器细胞相似的方式对光做出反应的感光器细胞。
5.NatBiotechnol:胚胎干细胞所发育感光细胞可融入视网膜
据《自然—生物技术》上一项研究报告显示,在皮氏培养皿中培养小鼠胚胎干细胞所产生的感光细胞能与患有视网膜疾病的成年小鼠的视网膜相融合。这意味着,通过细胞疗法来矫正因视网膜疾病或损伤造成的失明的研究又迈进了一步。
在与年龄相关的黄斑退化和各种遗传视网膜疾病中,视网膜的功能会因为一种被称为“感光体”的感光细胞受损而丧失。先前研究发现,对于患有类似疾病的失明小鼠来说,可以通过从视力正常的年轻小鼠的视网膜中分离出未成熟的感光体并移植到失明小鼠视网膜中,从而改善其视力。
6.英国科学家利用胚胎干细胞成功移植视网膜细胞
英国科学家成功将通过胚胎干细胞技术获得的感光细胞移植成功。尽管近年来胚胎干细胞技术取得长足发展,但应用于临床的进度仍然缓慢。这次实验的成功标志着胚胎干细胞技术又向前迈进了一大步。
来自InstituteofOphthalmologyandMoorfieldsEyeHospital的科学家利用胚胎干细胞分化出感光细胞后将其移入夜盲小鼠眼部,发现小鼠的眼部恢复正常。这项技术具有重要意义,因为包括糖尿病在内的很多疾病都会引起视网膜上的感光细胞减少,从而引起患者失明。
7.Nature:胚胎干细胞人工培育出视网膜的雏形结构
新一期Nature刊文说,日本研究人员利用实验鼠的胚胎干细胞人工培育出了视网膜的雏形结构,这是迄今人工培育出的最为复杂的生理组织。
日本理化研究所发育生物学中心等机构的研究人员报告说,在一种特殊的培养介质中,来自实验鼠的胚胎干细胞逐渐自动形成了名为视杯的结构。视杯是胚胎发育初期的视网膜结构,其形状与酒杯相似,它会逐渐发育出感光细胞、神经细胞等进而形成视网膜。研究人员说,人工培育出的视杯从结构上看与天然形成的视杯差不多,研究人员正在对人工培育出的视杯进行功能测试,即测试它是否真能感受光线并将相关神经信号传递给实验鼠的大脑。
8.Nature子刊:日专家用人胚胎干细胞高效培养视网膜细胞
日本理化研究所在新一期英国《自然·生物工艺学》杂志网络版上报告说,该机构和京都大学的研究人员开发出利用人类胚胎干细胞高效培养视网膜细胞的新技术,这一成果有助于推动视网膜疾病治疗研究。
理化研究所的专家指出,起感光作用的视网膜细胞或为视网膜细胞提供营养的视网膜色素上皮细胞性状改变,是多数视网膜疾病的原因。为发生这种病变的视网膜移植废弃胎儿的视网膜细胞虽然备受瞩目,但可供移植的“原料”极难获得,迫切需要替代物。为了解决这一问题,理化研究所发展生物学研究中心和京都大学的研究人员用名为“Dkk-1”和“Lefty-A”的两种细胞信号抑制因子,诱导人类胚胎干细胞高效分化成视网膜祖细胞,对其继续培养可生成多角形视网膜色素上皮细胞。
此外专家发现,在使用上述诱导方法时向培养液中添加牛磺酸和维生素A酸并延长培养时间,可使人类胚胎干细胞中的20%至30%转化成视锥细胞和视杆细胞。视网膜中的视锥细胞可感受正常可见光并分辨颜色,而视杆细胞对弱光敏感。
9.脑神经干细胞可治疗视网膜受损
据俄罗斯《科学信息》杂志报道,俄专家在最近进行的研究中证明,向眼睛内部移植的脑神经干细胞可以使受损的视网膜再生。专家们认为,刺激病人自身的干细胞或者向其眼部移植干细胞都可达到修复受损视网膜的目的。为了证明这一观点,俄科学家利用人脑神经干细胞在兔子身上成功进行了实验。
结果发现,人脑神经干细胞不但能够在兔子眼睛中生存,而且这些神经干细胞还向兔子视网膜的灼伤部位扩散,分布在视网膜的外层或内层,促进兔子视网膜灼伤部位的愈合。
另外还发现,利用脑神经干细胞治疗视网膜受损时,最好将脑神经干细胞移植到视网膜以下的部位,以提高神经干细胞促进受损视网膜再生的效果。一来,这样会使神经干细胞可以自由地向视网膜的灼伤部位移动;二来,这不会对接受移植的兔子眼睛造成伤害。
10.美科学家用胚胎干细胞培育成功视网膜细胞
美国马萨诸塞州高级细胞技术公司的研究人员日前宣布,他们首次用人类胚胎干细胞成功培育出了视网膜细胞,该技术有望用于治疗视网膜退化造成的失明。研究人员说,在实验室培育过程中,胚胎干细胞分化形成一团团细胞,在这些细胞中可清晰辨别出视网膜色素上皮细胞。这是视网膜中一种对眼睛的光感受器非常重要的细胞,其损坏会导致视力下降乃至失明。将培育出的视网膜色素上皮细胞移植给患者,有可能使他们重见光明。这也是首次不借助动物组织或因子进行组织培养,就能使胚胎干细胞分化成想要的细胞,从而避免在给患者移植细胞时,将动物疾病传染给人。有关结果发表在新一期《克隆与干细胞杂志》上。
胚胎干细胞主要存在于人类早期胚胎中,是一种“未成熟”细胞,具有再分化形成其他细胞和组织器官的潜力。利用病人自体细胞培育早期胚胎提取胚胎干细胞、培育供移植用的细胞、组织或器官,据认为在医疗上具有重要价值,但这种称为“治疗性克隆”的方法还处于早期发展阶段,有很多基础问题没有解决。此外,由于胚胎干细胞的来源由于牵涉到一些伦理问题,有关研究在美国等国家遭到一些机构的反对,实验研究面临阻碍。
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