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Nature:在体内让米勒神经胶质细胞转化为视杆细胞有望治疗先天性失明

来源:本站原创 2018-08-25 15:20

2018年8月25日/生物谷BIOON/---感光细胞是眼睛后部视网膜中的光敏细胞,当受到激活时会给大脑发送信号。在包括小鼠和人类在内的哺乳动物中,感光细胞不能够自我再生。像大多数神经元一样,一旦发育成熟,它们就不会发生细胞分裂。

科学家们长期以来研究了米勒神经胶质细胞(Müller glia)的再生潜力,这是因为在斑马鱼等其他物种中,它们对损伤作出的反应就是发生细胞分裂,并且能够转化为感光细胞和其他的视网膜神经元。因此,斑马鱼在遭受严重视网膜损伤后能够再生视力。不过,在实验室中,科学家们能够诱导哺乳动物的米勒神经胶质细胞更多地表现出它们在斑马鱼中的行为。但是,这需要让这种组织遭受损伤。

在一项新的研究中,来自美国西奈山伊坎医学院、耶鲁大学医学院、杰克逊实验室和中国中山大学的研究人员在一个两阶段重编程过程中,成功地能够在活的小鼠体内,在不让它的视网膜遭受损伤的情形下对米勒神经胶质细胞进行重编程,让它们变成感光细胞。相关研究结果发表在2018年8月23日的Nature期刊上,论文标题为“Restoration of vision after de novo genesis of rod photoreceptors in mammalian retinas”。论文通信作者为西奈山伊坎医学院眼干细胞项目主任、眼科副教授Bo Chen博士。
图片来自Nature, doi:10.1038/s41586-018-0425-3。

在这个两阶段重编程过程的第一阶段,Chen的团队通过注射一个基因到正常小鼠的眼睛中来启动一种被称作β-连环蛋白(beta-catenin)的蛋白表达,从而刺激它们的米勒神经胶质细胞发生分裂。几周后,他们给这些小鼠的眼睛注射了转录因子,这会促进这些新分裂的细胞转化为视杆细胞(一种感光细胞)。

这些研究人员利用显微镜可视化追踪这些新形成的细胞。他们发现这些新形成的视杆细胞看起来在结构上与真正的感光细胞没有什么不同。此外,允许视杆细胞与视网膜内的其他类型的神经元进行通信的突触结构也会形成。为了确定由米勒神经胶质细胞产生的视杆细胞是否发挥功能,他们在先天性失明小鼠中测试了这种重编程方法,其中先天性失明意味着这些小鼠在出生时没有功能性的视杆细胞。

在接受这种方法治疗的先天性失明小鼠中,由米勒神经胶质细胞产生的视杆细胞与正常小鼠中的视杆细胞一样有效。从功能上来说,他们证实这些新形成的视杆细胞与突触间的其他类型的视网膜神经元进行通信。此外,从视网膜神经节细胞---将来自感光细胞的信号传递给大脑的神经元---中记录的光反应和对大脑活动的测量结果证实这些新形成的视杆细胞实际上整合到视觉通路(从视网膜到大脑的初级视觉皮层)中。

Chen实验室正在开展行为研究以便确定这些小鼠是否已恢复了执行诸如水迷宫任务等视觉任务的能力。Chen还计划研究这种技术是否适用于体外培养的人视网膜组织。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Kai Yao, Suo Qiu, Yanbin V. Wang et al. Restoration of vision after de novo genesis of rod photoreceptors in mammalian retinas. Nature, 23 August 2018, 560:484–488, doi:10.1038/s41586-018-0425-3.

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