近日日本的科学家在再生医学研究中取得了重大进展，研究人员首次利用一种三维细胞培养系统诱导小鼠胚胎干细胞（ES cells）自发地形成了眼睛的神经组织和复杂结构。相关研究论文在线发表在《自然》杂志上，并被选为封面文章。这一研究成果将帮助科学家们更深入地了解眼睛发育和功能障碍的基本机制，并为培育出用于器官移植的视网膜组织带来了新希望。
“我已在很长一段时间没有为一项研究感到如此兴奋了，”英国伦敦大学学院视网膜遗传学家Robin Ali说道：“这是科学家们第一次利用干细胞培育出复杂的组织。”
“我至今难以置信他们能在体外做到这一点，”美国戴顿大学组织再生与工程学中心发育生物学家Panagiotis Tsonis对此发表看法说：“ 我认为这是我在干细胞研究领域见到的最了不起的研究论文之一。”
在过去的十年里，日本神户理化学研究所生物学综合研究中心（RIKEN Center for Developmental Biology）的发育生物学家笹井芳树（Yoshiki Sasai）及同事一直从事干细胞研究工作，致力于诱导胚胎干细胞分化形成神经系统各种细胞，其中包括大脑皮层神经元和视网膜细胞。此外，笹井芳树还希望能够有朝一日揭示出发育胚胎中这些细胞聚集形成完整组织和器官的过程及机制。
研究人员在过去构建的视网膜分化培养条件中添加了基质蛋白，进而利用这一培养体系对小鼠ES细胞进行培育。在一周之后，研究人员发现细胞开始形成一些小囊泡，并分化为两种不同的组织类型：囊泡一侧的细胞分化形成坚硬的色素上皮，另一侧的细胞则分化形成了更柔韧的组织并向内折叠形成了胚胎视杯，一种可变成眼睛视网膜的立体层状结构。
“最令我们感到惊喜的是这些由小鼠胚胎干细胞团形成的分层结构在形状和组织构成上与真正的视杯非常的相似，”笹井芳树说。
“利用胚胎干细胞成功生成视网膜组织标志着再生医学研究领域又一个跨越式的进展。虽然目前医生还无法将这些合成视网膜投入到临床移植应用中，然而在适当条件下培养胚胎干细胞生成某些具有临床应用价值的细胞类型，无疑为我们将来开展移植治疗提供了一个有潜力的细胞资源，“Robin Ali在Nature上对此研究所做的前瞻性文章（perspective article）中评价说：”我个人认为这应被视为开发视网膜细胞治疗工作中的一个里程碑。“
此外，在这项研究中科研人员还对视网膜的发育进行了实时观察和成像。这些研究结果亦将进一步推动基础生物学，帮助科学家们解答胚胎干细胞自行演变成复杂视网膜组织的机制。“我们相信一定存在某些机械推动力参与形成了视杯，”Tsonis说：“然而目前对于这一过程的详细信息仍不是十分清楚。”
“尽管在此研究中培育的视网膜结构形成了新生小鼠视网膜，然而仍缺乏感光细胞。在未来的研究中还需采取一些策略改良培养条件诱导这些结构形成成熟的视网膜，从而确保研究人员能够对完整的过程进行检测，”Ali说道：“此外，如果研究人员能够利用人类诱导多能干(iPS)细胞重复这些结果的话，将有利于更深入地揭示视网膜功障碍的机制。通过构建视力障碍患者的iPS细胞，并利用这些iPS细胞生成合成视网膜，将帮助我们对某些特殊的遗传缺陷导致的疾病过程开展深入的研究。” |
