科学家用干细胞打造“迷你眼睛”,为遗传性眼疾找出路

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眼睛是相当精细且难以研究的器官,但在《Stem Cell Reports》中发表最新研究中,伦敦大学学院大奥蒙德街儿童医院(UCL Great Ormond Street Institute of Child Health)团队在实验室中成功培育出 3D 视网膜类器官,团队相信这些“迷你眼睛”将帮助了解过去难以模拟的尤塞氏综合症(Usher syndrome)及相关遗传性眼疾造成的视力损失进展。

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用 iPSC 细胞培育 3D 视网膜类器官

尤塞氏综合症是导致听力和视力同时丧失的主要遗传原因,患有最严重的 1 型尤塞氏综合症儿童通常天生耳聋,视力也会慢慢退化并在成年后失明,尽管听力损失可以透过人工耳蜗协助补偿,但面对患者因视网膜色素病变(Retinitis Pigmentosa)导致的视力衰退,目前仍没有有效治疗方法。

视网膜色素病变的特征是视网膜中负责感光的视杆细胞会先逐渐丧失,导致夜盲症和管状视野出现,随着视锥细胞也退化影响中央视觉,最终可能导致患者失明。目前已知 1 型病例中约有 40-55% 具有 MYO7A 基因突变,但由于视网膜位于眼球深处及复杂性,加上缺乏有效动物模型,过去对于 MYO7A 功能的及其突变引起的病理机制理解相当有限。

在最新研究中,团队利用患者捐赠的皮肤样本产生的多能干细胞(iPSC)成功培育出 3D 视网膜类器官,让科学家得以在个体水平上研究这些感光细胞。透过单细胞 RNA 定序(scRNA-seq)并与正常模型比较,研究人员首次能观察视杆细胞死前的微小分子变化,并发现负责视网膜代谢和结构支持的米勒胶质细胞(Müller glial cells)与 MYO7A 及视杆细胞死亡的相关性,为预防疾病进展和治疗策略开发提供新的窗口。

为尤塞氏综合症及相关遗传性眼疾开发疗法

虽然还处于早期阶段,但研究人员希望透过了解疾病进展及设计治疗方法的步骤,未来有一天能开发出可挽救尤塞氏综合症的儿童和年轻人的疗法,为那些可能失明的人带来希望,同时也能为儿童视力开始恶化之前眼睛发生的变化提供线索,提前规划治疗方案的时机。

不仅是尤塞氏综合症,研究人员相信迷你眼睛模型还可以协助了解其他遗传性眼疾,而这也正是伦敦大学学院 Zayed 儿童罕病研究中心的专业领域。团队计画未来将尝试用不同样本创造更多迷你眼睛模型,并透过不同药物测试及相关技术来找出更有效的治疗方法。

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资料来源:
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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