Nature熱點關注：用干細胞培育人眼前體

來自日本神戶理化研究所發育生物學研究中心（CBD）的干細胞生物學家Yoshiki Sasai在體外模擬哺乳動物器官發育的努力獲得了讓人“大開眼界”的成功，他在實驗室中培育出了人眼前體。

這種稱之為視杯（optic cup）的結構直徑為550微米，包含多層視網膜細胞其中包括光感受器（photoreceptor）。這一成果為人們帶來了希望有一天醫生或許能夠在診所里修復受損的眼睛。在上周報告了他的研究發現，然而對于參與日本橫濱年度干細胞研究協會會議的研究人員而言，Z令人興奮的事情是在沒有和研究小組干預的情況下視杯形成了其結構。

英國劍橋大學干細胞研究中心主任Austin Smith說：“它的結構真的不同尋常。”

直到近期，干細胞生物學家們都只能夠將胚胎干細胞培育出二維薄片。然而在過去的4年里，Sasai利用小鼠胚胎干細胞培育出了組織良好的三維結構，如大腦皮層、腦下垂體和視杯組織。他的成果標志著有人用人類細胞取得了類似的壯舉。

人類視杯各部分基本上是以與小鼠視杯中那些相同的順序生長。這再次證實了一個生物學教訓：這種復合物形成的指令是來自細胞內，而非依賴外部的觸發。

在Sasai的實驗中，視網膜前體細胞自發地形成了一個上皮組織細胞球，然后向外凸起形成了眼泡（eye vesicle）。這一柔韌的結構隨后自身折疊形成了一個小袋，生成了視杯，這種視杯具有外壁（視網膜上皮）以及包含光感受器、雙極細胞和神經節細胞等多層視網膜細胞的內壁。Sasai 說：“這解決了一個長期的爭議即視杯的發育是受到內部還是外部指令的驅動。”人類和小鼠視杯發育過程的時間上存在一些細微的差異。但是Z大的不同在于大小：人類視杯的直徑大小鼠2倍，體積大10倍。“它大且厚，”Sasai說。與在體內結構發育中看到的那些相似，其比值非常的顯著。“大小是細胞固有的，這一事實非常的有趣，”洛杉磯南加州大學干細胞生物學家Martin Pera說。

這一成果有可能對臨床造成很大的變化。科學家們不斷地在移植細胞中取得成功：上個月，倫敦大學學院的一個研究小組證實干細胞衍生的光感受器移植能夠恢復小鼠的視力。但是移植只涉及桿狀光受體，而不包括錐形光受體，只能讓受者看到模糊的圖像。Sasai有組織的分層結構使得整合的光感受器組織有望在某天獲得移植。這一發育過程還適用于治療特殊疾病，構建的組織材料可用于移植和凍存。

Sasai強調視杯中的細胞是“純”的，不同于二維聚集體中的那些細胞可能仍然包含胚胎干細胞。這樣減少了那樣的細胞移植可能形成癌性生長或無關組織碎片的憂慮。“這就像從一棵樹上拽下一個蘋果，你不會期望內面生長有鐵，你沒有更多的理由預期在這些眼睛中長出骨來，”Sasai說。

理化研究所發育生物學研究中心的眼科醫生Masayo Takahashi已經開始將來自這一視杯的視網膜薄層移植到小鼠。她計劃在今年年底用猴子完成同樣的試驗。Z大的問題是移植的組織將是否會整合到天然組織中。

臨床醫生和干細胞生物學家也會想知道重復Sasai的成功到底有多么容易。一些與會人員曾經嘗試用人類細胞再現Sasai的小鼠實驗，但沒有獲得成功。“我們需要知道它是如何的功能強大，多么具有可重現性，”Smith說。-----金壇市精達儀器制造廠