新聞資訊
News
Nature新技術(shù)把皮膚細胞改造成感光細胞，治愈失明指日可待
發(fā)布時間:
2020-04-20
2020年4月16日消息，頂尖學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表的一篇研究論文，為眾多因視網(wǎng)膜疾病而失明的患者帶來一道曙光。由CIRCTherapeutics公司視網(wǎng)膜創(chuàng)新中心眼科專家SaiChavala博士領(lǐng)銜的科研團隊，開發(fā)出一種技術(shù)，把皮膚細胞直接改造成視網(wǎng)膜的感光細胞——感受光的神經(jīng)細胞。
2020年4月16日消息，頂尖學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表的一篇研究論文，為眾多因視網(wǎng)膜疾病而失明的患者帶來一道曙光。由CIRC Therapeutics公司視網(wǎng)膜創(chuàng)新中心眼科專家Sai Chavala博士領(lǐng)銜的科研團隊，開發(fā)出一種技術(shù)，把皮膚細胞直接改造成視網(wǎng)膜的感光細胞——感受光的神經(jīng)細胞。將這種改造后的細胞移植到小鼠眼睛中，失明小鼠得以重見光明！
許多視網(wǎng)膜疾病最終會導(dǎo)致失明。比如年齡相關(guān)性黃斑變性——65歲以上老年人失明的首要原因，全世界患者超過1.7億；再比如糖尿病視網(wǎng)膜病變，糖尿病的一種嚴重并發(fā)癥；還有視網(wǎng)膜色素變性，一類遺傳傳導(dǎo)致的眼病，患者通常在兒童時期就開始視力逐漸受損，直至喪失。
這些眼病最終致盲的原因在于視網(wǎng)膜上感光細胞的喪失。由于難以再生，一旦失去感光細胞，失明進程無法被逆轉(zhuǎn)。目前除了盡量預(yù)防和延緩?fù)?，還沒有有效的治療方法可以幫助患者恢復(fù)視力。因此，尋找讓感光細胞重生的方法，成為科研人員的一個攻堅方向。
過去十年里，科學(xué)家們?yōu)閷崿F(xiàn)這一目標利用到了誘導(dǎo)多能干細胞（iPS）技術(shù)。這種技術(shù)可以把皮膚細胞或血細胞培育成干細胞，然后塑造干細胞的發(fā)育方向，產(chǎn)生感光細胞。然而，在這項研究中，眼科專家們找到的新方法卻可以跳過干細胞。
經(jīng)過反復(fù)摸索條件，研究人員確定了一種“雞尾酒”配方，由5種小分子化合物組成，它們分別激活或抑制細胞內(nèi)不同的發(fā)育信號。在特定的時間把這些化合物以不同的組合“喂”給培養(yǎng)的皮膚成纖維細胞，最終改變了這些皮膚細胞的命運。
檢查新細胞的基因表達譜，研究人員發(fā)現(xiàn)它們與視桿細胞（一種主要的感光細胞）表達的基因十分相似。因此，變身后的這類新細胞被命名為“化學(xué)誘導(dǎo)光感受器細胞”，簡稱CiPCs。相比過去利用iPS細胞重編程需要數(shù)月時間，這種技術(shù)僅僅只用10天就完成了細胞改造。
▲在培養(yǎng)細胞的不同時間點，添加分別調(diào)節(jié)不同發(fā)育信號的小分子化合物，僅需10天，就可以把人的皮膚成纖維細胞轉(zhuǎn)變?yōu)镃iPCs
但CiPCs表達的基因與視桿細胞類似，還不等于它們就可以替代視桿細胞的工作。研究人員接下來開展了移植實驗，把CiPCs植入視網(wǎng)膜變性的小鼠眼睛里，檢驗這些細胞的功能。
在移植細胞前，這些小鼠因為缺少視桿細胞，感受不到光亮，眼睛不會出現(xiàn)瞳孔反射（光變強時瞳孔縮小、光變?nèi)鯐r瞳孔張大）。而在細胞移植3——4周后，小鼠開始出現(xiàn)令人欣喜的變化：14只小鼠中，有6只小鼠在弱光條件下，瞳孔出現(xiàn)了明顯的變化。而對于微弱的光線就十分敏感，正是視桿細胞的功能特點。
為了評估這6只小鼠的視覺功能是否真正得到恢復(fù)，研究人員還做了“厭光測試”。老鼠在正常情況下，偏愛躲在暗處。但失去視覺的小鼠由于感知不到光的強弱，不會表現(xiàn)出對黑暗環(huán)境的偏好。而CiPCs移植的這6只小鼠，待在黑暗環(huán)境中的時間與視力正常的小鼠一樣，明顯長過未經(jīng)細胞移植的失明小鼠。
▲成功接受CiPCs移植的小鼠，和視力正常的小鼠一樣更偏愛留在黑暗環(huán)境
隨著時間推移，等到移植后3個月繼續(xù)檢查這些曾經(jīng)失明的小鼠，研究人員觀察到，不少CiPCs依然存活，并且，它們與視網(wǎng)膜中的其他神經(jīng)細胞建立了連接，真正成為視網(wǎng)膜中的一部分。
研究作者之一Anand Swaroop博士總結(jié)說：“這是首次有研究顯示，直接用化學(xué)重編程，可以產(chǎn)生視網(wǎng)膜樣細胞，這讓我們在為年齡相關(guān)性黃斑變性等視網(wǎng)膜疾病開發(fā)療法時，有了一種更快的新策略?！?/p>
▲移植3個月后，依然存活的CiPCs（綠色）整合進了小鼠的視網(wǎng)膜
當然，要想讓這種再生感光細胞的技術(shù)應(yīng)用于人類患者，還有不少的路要走。研究人員表示，后續(xù)還要優(yōu)化方案，讓有功能的移植感光細胞數(shù)量變得更多，讓這種直接改造細胞的技術(shù)進一步提升效率。
據(jù)資助這一項目的美國國家眼科研究所介紹，研究人員們已計劃開展一項臨床試驗，測試這種療法是否適用于視網(wǎng)膜色素變性等眼病。
我們期待創(chuàng)新技術(shù)給患者帶來真正的光明！
關(guān)于感光細胞
感光細胞，是在眼球的視網(wǎng)膜中發(fā)現(xiàn)的，具有光轉(zhuǎn)化能力來的一類特殊神經(jīng)細胞。更具體點說就是，感光細胞從視野范圍內(nèi)吸收光子，然后經(jīng)一系列特殊復(fù)雜的生物化學(xué)通路，將這源些信息以膜電位改變的形式進行信號傳導(dǎo)。
最后，視覺系統(tǒng)對這些信號信息進行處理，以呈現(xiàn)一個完整的視覺世界。當然，以上所述的是脊椎動物的感光細胞。而對于像昆蟲類和軟體動物類這樣的無脊椎動物而言，它們的感光細胞在形態(tài)和zd生化通路上都是不同的。
相關(guān)信息
抗肝癌中藥—散結(jié)片研發(fā)成果納入“國家科技成果庫”
2021年抗肝癌中藥—散結(jié)片通過科技部專家評審——其技術(shù)達到國內(nèi)先進水平，研發(fā)成果納入國家科技成果庫（編號6012021Y0389）。并于2022年3月在國家科技成果登記工作平臺（國科網(wǎng)）公示。