2024年8月28日
作者：Magdalena Gonciarz 德国德累斯顿工业大学，
致盲性眼病会破坏视网膜上的感光细胞，导致永久性视力丧失，而人类无法自然再生感光细胞。虽然研究人员正在研究替换或再生这些细胞的新方法，但关键问题是这些再生的感光细胞是否能完全恢复视力。
现在，德累斯顿工业大学德累斯顿再生疗法中心 (CRTD) 的 Michael Brand 教授领导的研究小组取得了重要进展。通过研究具有天然感光细胞再生能力的动物斑马鱼，该团队发现再生的感光细胞与原始感光细胞一样好，并恢复了正常功能，使鱼恢复了完整的视力。
他们的研究结果发表在《发育细胞》杂志上，为光感受器替代疗法的未来提供了有希望的见解。
视觉是一种复杂的感知系统依赖于视网膜。我们眼睛后部的这种复杂神经组织实际上是大脑的外部部分。它是感光细胞捕捉光线并将其转换成电信号的地方。对于人类来说，这些感光细胞在受损后不会被替换。一旦丢失，它们就不会再生，导致不可逆转的视力丧失。
目前正在开发的治疗方法（包括在德累斯顿的 CRTD）旨在通过刺激视网膜内的干细胞发育成新的光感受器或移植体外生长的光感受器来取代受损的人类光感受器并恢复视力。
与人类不同，斑马鱼具有非凡的再生能力，即使在严重受损后也能再生部分神经系统。斑马鱼可以从视网膜中的特殊干细胞（称为穆勒胶质细胞）中再生感光细胞。这种独特的能力使斑马鱼成为研究通过再生感光细胞恢复视力潜力的理想模型。
领导这项研究的 CRTD 研究小组组长迈克尔·布兰德教授说：“哺乳动物的视网膜，包括人类的视网膜，具有非常相似的穆勒胶质细胞。然而，我们的细胞在进化过程中失去了再生能力。由于这些细胞非常相似，未来可能重新激发这种再生潜力用于治疗。但确定这种新的感光细胞是否能像原来的细胞一样有效发挥作用至关重要。”
进行不可能的测量
研究人员早就知道斑马鱼可以再生受损的视网膜，新的光感受器看起来与原来的一模一样。包括布兰德教授团队在内的多个团队开发了行为测试，证实斑马鱼在再生后恢复了视力。但这些测试无法直接评估光感受器功能的恢复程度。
布兰德教授说：“ 判断视力是否完全恢复的唯一综合测试是直接测量视网膜细胞的电生理活动。光感受器是否被各种颜色的光正确刺激？它们是否具有相同程度的电活性？它们是否与邻近细胞相连？它们是否将信号传递给它们？所有典型电路是否都已启动？”
为了解答这些问题，布兰德团队使用了一条转基因斑马鱼，让他们能够利用高端显微镜追踪光感受器突触处的光感受器活动，即光感受器直接与其他神经细胞连接并向前传递电信号的地方。然而，测试再生光感受器的功能被证明是一项重大的技术挑战。光感受器将光转换成电信号。但使用光在显微镜下观察细胞会同时刺激细胞。这一技术难题似乎无法克服。在英国布莱顿萨塞克斯大学的汤姆·巴登教授和杜伦大学分子与细胞生物工程中心光学显微镜设备负责人海拉·哈特曼博士的帮助下，研究团队构建了一种定制显微镜，使研究团队能够将刺激与对不同光色的观察和测量分离，从而克服了这一技术障碍。利用这种先进的定制装置，布兰德团队可以证明再生的光感受器确实恢复了正常的生理功能。它们对不同波长的光作出反应，将电信号传输到邻近细胞，并且具有与完整视网膜中原始光感受器相同的灵敏度、质量和速度。
对未来的希望
布兰德教授总结道： “恢复所有光感受器功能的这些方面，加上我们之前在恢复视觉控制行为方面的工作，在分子水平上证实了鱼可以再次完全‘看见’。人类与鱼类拥有共同的进化祖先，共享大部分基因和细胞类型，因此我们希望人类能从斑马鱼身上学到这种‘再生诀窍’ 。 值得注意的是，在现阶段，我们的工作是经典的基础研究。距离应用于临床还有很长的路要走。然而，最终能够从人类视网膜中已经存在的干细胞实现这种功能性再生，可能会彻底改变目前无法治愈的疾病（如视网膜色素变性或黄斑变性）的治疗方法。这项研究让我们离这个梦想更近了一步”。
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