2022年6月16日

科学家们通过移植人类感光器，成功地恢复了小鼠对日光的感知能力

光感受器细胞移植是一种很有前途的干预手段，在未来可以帮助失明疾病患者恢复视力。德累斯顿工业大学德累斯顿再生治疗中心(CRTD)的Marius Ader教授领导的研究小组刚刚报告了一项新研究的另一项临床前进展临床研究杂志．该团队开发了一种强大的方法来生产大量的人类感光细胞。研究人员表明，这种人类光感受器可以大量合并到部分退化的小鼠视网膜中。植入的光感受器具有正常光感受器的特征，使视力受损的小鼠能够探测到日光。

这项新研究代表着将光感受器移植到致盲疾病患者的努力向前迈进了一步。“据我们所知，这是第一次有人实现了如此大规模的移植光感受器整合到视网膜中，”马里乌斯·阿德教授说，他是德累斯顿工业大学德累斯顿再生治疗中心(CRTD)的研究小组负责人，他领导了这项研究。

多重因素在起作用

为了大量增加光感受器的数量，科学家优化了多个关键因素。他们证实移植光感受器的年龄是决定性的。“我们已经成功地找到了将光感受器转移到视网膜的完美阶段。如果我们用更年轻或更老的光感受器来做，我们看到合并率急剧下降，”阿德教授说。

研究小组还发现，与视网膜的融合需要更长的时间。阿德教授说:“我们已经看到，感光细胞需要相当长的时间，长达六个月，才能与小鼠视网膜中的剩余细胞建立相互作用并建立适当的网络。”

事实证明，与小鼠视网膜中剩余的未受损细胞的相互作用是一个关键因素。“视网膜中大约30%的细胞是支持感光器工作的其他细胞。在我们的病例中，我们清楚地看到移植细胞与宿主视网膜细胞的相互作用对于成功融合和成熟至关重要。这些剩余的细胞中的一些为新的光感受器提供了支架，并帮助它们正确组织，”Ader教授补充道。

强大和无限的光感受器来源

为了产生光感受器，研究小组使用干细胞根据他们的合作者迈克·卡尔教授制定的方案，在实验室培养皿中培养微型视网膜。阿德教授团队的科学家西尔维娅·加斯帕里尼(Sylvia Gasparini)博士和凯伦·特斯默(Karen Tessmer)完成了这项研究中的大部分实验，一旦微型视网膜发育到适当的阶段，他们就收集了光感受器用于移植。

“获得光感受器的纯种群是另一个挑战。为了解决这个问题，我们的合作者Volker Busskamp教授开发了一种新的干细胞系感光细胞有特殊的标签。这些标签不会干扰它们的功能，但允许我们从迷你视网膜中的其他细胞中强有力地分类光感受器，”Ader教授解释说。

这种诱导多能干细胞系提供了几乎无限的光感受器来源，可以潜在地用于未来的临床应用。

恢复日光感知

在这项研究中，研究小组重点研究了视网膜部分退化的小鼠，这些小鼠只缺乏两种光感受器中的一种。“小鼠只是损伤了负责日光视觉的视锥细胞，这种情况类似于人类的几种致盲疾病人类患者阿德教授解释道。这种方法与以前的研究不同，因为视网膜中的剩余细胞没有受损。到目前为止，大多数移植尝试针对晚期致盲疾病的模型，其特征是所有光感受器的退化。

该团队与波恩大学自然与医学科学研究所Tübingen、德国神经退行性疾病中心(DZNE)德累斯顿、德累斯顿概念基因组中心以及德累斯顿工业大学分子与细胞生物工程中心(CMCB)的电子和光学显微镜设施的合作者一起，采用了各种技术来彻底验证移植光感受器的成熟和功能。他们能够证明，新的光感受器不仅具有正常光感受器的生理特征，而且如他们的合作者Günther Zeck教授所示，能够正常地向视网膜下游的神经细胞提供信号。

“我们很兴奋地看到，由于宿主小鼠视网膜中细胞的支持，人类感光器融合得很好。重新考虑未来的移植方法可能是有用的。也许在某个时间点进行干预，当病人视网膜仍能与之显著互动光感受器移植也可能对人类产生有益的结果，”阿德教授总结道。