2021 01 05
光穿过你的眼睛只需要几分之一秒就能在大脑中形成图像，使你能在屏幕上看到这些单词。
然而，当年龄相关性黄斑变性(AMD)和最常见的视网膜遗传性疾病之一视网膜色素变性(RP)等疾病导致眼睛的关键结构丧失时，这种能力可能会减弱，有时会导致完全失明。
但是一个由多伦多大学设计医学项目资助的跨学科科学家团队认为，这种结果有可能改变。他们的计划是:用视网膜干细胞恢复视力。
“这是一项非常困难的研究，但我们在恢复老鼠的一些视力方面已经取得了一些进展，”大学教授Molly Shoichet (ChemE, BME, Donnelly)说。“现在，通过组建一个完整的专家团队，我们认为我们可以迈出下一步。”
Shoichet的团队包括Temerty学院的医学教授Valerie Wallace、大学健康网络Krembil研究所的资深科学家Derek van der Kooy和Julie Lefebvre, Julie Lefebvre是儿童医院(SickKids)神经科学和精神健康项目的科学家。
该团队是11家在三年内从Medicine by Design获得近2100万美元 资金 的团队 之一 。由加拿大第一研究卓越基金会提供1.14亿加元资助的 Medicine by Design 是一项战略研究计划，致力于工程，医学和科学的融合，以促进再生医学的变革性发现并加速其对临床的影响。
要理解团队面临的挑战，首先你需要理解我们的眼睛是如何看东西的。
光线穿过你的眼睛，到达视网膜。视网膜上的感光细胞吸收光线，并将能量转换成电信号，传送到大脑，形成视觉。光感受器与视网膜色素上皮(RPE)有共生关系，RPE细胞支持光感受器的生存和功能。
然而，老年性黄斑变性和视网膜色素变性会导致光感受器和RPE死亡。没有它们，我们就看不见。
但是光感受器和RPE能否从干细胞中产生，然后移植到眼睛中以恢复失去的视力呢?
Shoichet说:“我们已经能够将光感受器和RPE细胞移植到丧失视力的AMD小鼠的眼睛中。”“我们观察到一些视力修复，这是令人兴奋的。但与此同时，大多数被移植的细胞都会死亡，一些存活下来的细胞似乎会把它们的蛋白质转移到老鼠的光受体上，这一过程被Wallace和她的团队描述为物质转移。”
研究人员在使用绿色荧光标记的光感受器进行移植时，遇到了物质转移的问题。这样做可以使研究小组更容易地跟踪光感受器的整合——至少他们是这么认为的。
“移植后，我们在视网膜上看到了许多绿色细胞，我们认为这意味着我们的干细胞已经在视网膜上扎根了。这让我们感觉很好。”Shoichet说。
但华莱士很快发现有些地方不对劲。
事实证明，绿色并非来自移植的细胞。相反，它正在被现有的细胞所占用。
Shoichet解释说:“这就是华莱士博士的实验室发现的物质转移。”“一种光感受器将它的物质——在这种情况下是绿色荧光蛋白——转移到另一种。我们认为移植的细胞在整合，但现在还不清楚是否所有细胞都在整合。”
这对团队来说是一个令人沮丧的时刻。然后他们意识到，用Shoichet的话来说，他们可以“把柠檬变成柠檬汁，并在我们所学的基础上进一步发展。”
科学家们现在提议将细胞移植更进一步，通过实际操作物质转移来克服RP(一种遗传疾病)中普遍存在的突变。
以此为目标，每位科学家都专注于作为整体计划的一部分的一项不同的任务。Lefebvre的团队设计了一种工具，使他们能够评估让细胞生存并整合到向大脑发送视觉信号的神经回路的成功。与此同时，华莱士的研究小组将深入研究物质转移过程以及如何操纵基因来克服像RP这样的突变。范德库伊的实验室将致力于从人类干细胞中开发一种光感受器。
Shoichet的实验室将专注于利用创新的蛋白质输送策略，结合细胞移植，使视网膜更容易接受移植细胞。她和范德库伊最近发表了一篇论文，首次表明通过将RPE和光感受器结合在一起移植，可以恢复部分视力。
Shoichet说:“这项工作无疑是一个艰巨的挑战，但我们的综合团队方法使我们更有可能实现我们想要的结果，而不是单独工作。”
她赞扬了“设计医学”项目的支持，以及该项目执行主任Michael Sefton, BME提出的鼓舞人心的挑战。
绍切特说:“迈克尔要求我们所有人进行真正具有变革意义的研究。”“通过支持我们的工作，‘设计医学’正在资助一种思考细胞治疗的新方式。做这些研究是令人兴奋的，并且考虑从老鼠模型到有朝一日恢复人类的视力。”
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