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重磅研究!荷兰科学家培育出的人造泪腺会“流泪” 未来连泪腺也可移植

Emma Chou

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科学家们利用人类干细胞在一个培养皿中培育出了泪腺,并诱导它们产生眼泪,这是一项重大成就,将有助于开发泪腺疾病的治疗方法,并向再生疗法迈进了一步。

荷兰胡布勒研究所(Hubrecht Institute)分子遗传学家Hans Clevers表示,“我们希望科学家们将采用我们的模型,通过在病人的类器官上测试新药,或者扩大健康细胞,来确定泪腺障碍患者的新治疗手段,甚至有一天将它们用于移植。” 

泪腺位于眼球上方的眼窝中,是负责保持眼睛润滑的器官。如果它们出了什么问题,眼睛就会变得太湿,或者太干,让人非常痛苦。

目前对干眼症的治疗方法有滴眼药水,也有手术治疗(或者用自己的血液滴眼药水,特别是对于顽固性的情况)。

然而,治疗的选择往往是有限的,根据研究人员的说法,对泪腺了解还远远不够。现在,研究人员利用人类和小鼠的泪腺来解决这一问题。

他们首先从成年多能干细胞中培育出泪腺类器官——微小的三维结构,复制整个泪腺的功能。即使在培养皿中,类器官也会发展并显示出整个器官的结构和功能。

为了诱导它产生眼泪,研究人员将这种有机类物质暴露在去甲肾上腺素下,这是一种触发眼泪释放的神经递质。根据研究人员所记录的,当细胞释放内部的眼泪时,类有机物就像气球一样膨胀。

 “挑战在于让类器官哭泣,因为这是泪腺的特征。” 胡布勒研究所的生物学家Marie Bannier-Hélaouët说,“我们必须修改生长类有机物的因子组合,使它们成为我们泪腺中的成熟细胞,能够哭泣。” 

研究人员对这些细胞进行了单细胞mRNA测序,以生成泪腺细胞图谱。他们能够确定两种不同类型的细胞——导管细胞和腺泡细胞——产生不同的泪腺成分。

接下来是小鼠的类器官。通过这些,该团队使用CRISPR-Cas9删除了一个名为Pax6的基因,Pax6在包括眼睛和泪腺在内的器官的胚胎发育中起关键作用。Pax6被敲除后,小鼠类器官失去了神经递质受体的表达,以及参与分泌、泪液产生和视黄醇代谢的基因。

需要注意的是,所有这些症状都可以在干燥综合征中发现。干燥综合征是一种罕见的自身免疫性疾病,会导致眼干口干,在极端情况下还会导致失明。

在干燥综合征患者中,结膜(眼睑和眼白周围的组织)也发现Pax6缺失。因此,这些类器官可以帮助理解和治疗这种神秘的疾病。

最后,研究小组想测试泪腺类器官移植的可能性。他们提取了一些人类泪腺细胞,并将它们移植到小鼠的泪腺中。在两周内,这些细胞被移植并整合到腺体中,形成了导管结构。

这些细胞在腺体中至少保留了两个月,而一些人类细胞在两个月后继续生长和分裂。它们甚至产生了泪液蛋白。

当然,人类泪腺组织移植还有很长的路要走。在进行人体临床之前,还需要在活体动物身上进行测试和完善,而这一过程必然需要数年时间。

这项研究发表在《细胞·干细胞》杂志上。

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料:

https://www.sciencealert.com/scientists-grew-tear-glands-in-a-dish-and-made-them-cry

https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(21)00075-8?utm_source=EA


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