科學家用幹細胞打造「迷你眼睛」,為遺傳性眼疾找出路

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眼睛是相當精細且難以研究的器官,但在《Stem Cell Reports》中發表最新研究中,倫敦大學學院大奧蒙德街兒童醫院(UCL Great Ormond Street Institute of Child Health)團隊在實驗室中成功培育出 3D 視網膜類器官,團隊相信這些「迷你眼睛」將幫助了解過去難以模擬的尤塞氏綜合症(Usher syndrome)及相關遺傳性眼疾造成的視力損失進展。

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用 iPSC 細胞培育 3D 視網膜類器官

尤塞氏綜合症是導致聽力和視力同時喪失的主要遺傳原因,患有最嚴重的 1 型尤塞氏綜合症兒童通常天生耳聾,視力也會慢慢退化並在成年後失明,儘管聽力損失可以透過人工耳蝸協助補償,但面對患者因視網膜色素病變(Retinitis Pigmentosa)導致的視力衰退,目前仍沒有有效治療方法。

視網膜色素病變的特徵是視網膜中負責感光的視桿細胞會先逐漸喪失,導致夜盲症和管狀視野出現,隨著視錐細胞也退化影響中央視覺,最終可能導致患者失明。目前已知 1 型病例中約有 40-55% 具有 MYO7A 基因突變,但由於視網膜位於眼球深處及複雜性,加上缺乏有效動物模型,過去對於 MYO7A 功能的及其突變引起的病理機制理解相當有限。

在最新研究中,團隊利用患者捐贈的皮膚樣本產生的多能幹細胞(iPSC)成功培育出 3D 視網膜類器官,讓科學家得以在個體水平上研究這些感光細胞。透過單細胞 RNA 定序(scRNA-seq)並與正常模型比較,研究人員首次能觀察視桿細胞死前的微小分子變化,並發現負責視網膜代謝和結構支持的米勒膠質細胞(Müller glial cells)與 MYO7A 及視桿細胞死亡的相關性,為預防疾病進展和治療策略開發提供新的窗口。

為尤塞氏綜合症及相關遺傳性眼疾開發療法

雖然還處於早期階段,但研究人員希望透過了解疾病進展及設計治療方法的步驟,未來有一天能開發出可挽救尤塞氏綜合症的兒童和年輕人的療法,為那些可能失明的人帶來希望,同時也能為兒童視力開始惡化之前眼睛發生的變化提供線索,提前規劃治療方案的時機。

不僅是尤塞氏綜合症,研究人員相信迷你眼睛模型還可以協助了解其他遺傳性眼疾,而這也正是倫敦大學學院 Zayed 兒童罕病研究中心的專業領域。團隊計畫未來將嘗試用不同樣本創造更多迷你眼睛模型,並透過不同藥物測試及相關技術來找出更有效的治療方法。

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資料來源:
1. Stem Cell Reports, 2022, https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2022.09.006
2. https://www.gosh.nhs.uk/news/mini-eyes-help-researchers-understand-blindness-in-rare-condition/

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