科學家利用干細胞成功培育光敏感視網膜

        報道，近日美國約翰霍普金斯大學的研究人員表示，他們利用一種人體干細胞在實驗室內創造了人類視網膜組織的三維補充物，視網膜組織包含功能性感光細胞，能夠對光做出反應，然后將它轉化為視覺圖像。

　　這些是在實驗室內利用人體iPS細胞培育的“微型視網膜”里的視網膜圓柱細胞。

　　“我們在培養皿上創造了一種微型人類視網膜，它不僅具有視網膜的組織架構，還具有感光的能力，”研究帶頭人、約翰霍普金斯大學醫學院的眼科學副教授M·瓦萊里婭·坎托-索萊爾（M. Valeria Canto-Soler）博士這樣說道。她表示這項研究“為拯救視覺的研究提供了機會，可能最終會促進幫助患有視網膜疾病的病人恢復視力的技術的發展。”

　　與人體內的很多過程一樣，視覺取決于很多不同類型的細胞相互合作，也就是將光轉換為某些大腦能夠識別為圖像的過程。坎托-索萊爾警告稱光感受器只是復雜的眼睛-大腦處理視覺的一部分，她的實驗室并未再造人眼的所有功能以及人眼與大腦視覺皮質的聯系。“我們實驗室內創造的視網膜是否能夠產生視覺信號并被大腦解譯為圖片？或許不能，但至少目前是個好的開始。”

　　這一成就產生于利用人類誘導多能干細胞（iPS）進行的實驗，它最終可能實現基因工程的視網膜細胞移植，后者可以中止甚至逆轉病人逐漸失明的過程，研究人員這樣說道。iPS細胞是成年細胞，它能夠被基因重組而回到最原始的狀態。在合適的環境下，它們可以發展成為人體內大多數甚至全部的200種細胞類型。在這項研究里，約翰霍普金斯大學的研究人員將它轉化為視網膜前體細胞，從而形成排列在眼睛后方的光敏感視網膜組織。

　　通過利用一種簡單直接的技術以促進視網膜前體細胞的生長，坎托-索萊爾和她的研究小組發現視網膜細胞和組織在皮氏培養皿上生長，坎托-索萊爾實驗室里的博士后研究員鐘秀峰（Xiufeng Zhong）博士這樣說道。據稱，這種組織的生長與子宮內胎兒的視網膜發展的時序和持續時間相對應。此外，光感受器足夠成熟能夠發展出外節——一種保證光感受器正常功能的至關重要的結構。

　　視網膜組織是非常復雜的，由7種主要的細胞類型組成，包含六種神經元，所有的都有組織的形成特定細胞層用于吸收和處理光，也就是“看見”，然后將這些視覺信號傳輸給大腦進行解譯。這種實驗室內培養的視網膜再造了人類視網膜的三維結構。“我們知道如果想要復制視網膜的功能性特征，3D微孔結構是必不可少的。” 坎托-索萊爾說道。“但當我們開始這項工作時，我們并未預想干細胞幾乎能夠自我生長形成視網膜。在我們的系統里，細胞似乎知道該怎么做。”

　　當視網膜組織的發展處于相當于子宮胎兒第28周的階段時，也就是具有相對成熟的光感受器，研究人員測試了這些微型視網膜以調查光感受器是否能夠感知光并將其轉化為視覺信號。他們將電極插入單個光感受器細胞里并向細胞發射一個光脈沖，前者以一定的生化模式做出了反應，類似于人體內的光感受器暴露在光下的行為相似。值得一提的是，實驗室培養的光感受器對光做出的反應與視網膜圓柱細胞的反應方式一樣。人體視網膜包含兩個光感受器細胞，名為視網膜圓柱細胞和視錐細胞。人體內大量光感受器都是圓柱細胞，它保證了低光環境里的視覺。約翰霍普金斯大學的研究人員培育的視網膜主要是圓柱細胞。

　　坎托-索萊爾表示最新研發的系統使得他們能夠從患有特定視網膜疾病的病患，例如視網膜色素變性(retinitis pigmentosa)，提取干細胞并一次性培養上百個微型視網膜。這提供了獨特的生物系統，使得科學家們能夠從人體組織，而非依賴動物模型里直接研究視網膜疾病的成因。這一系統還開啟了個體化醫療的可能性，例如測試藥物并以病患特異的方式治療這些疾病。從長遠來看，這一系統的潛力還在于能夠用實驗室培育的材料取代病態的或者死亡的視網膜組織從而恢復視力。

　　新聞擴展：

　　人類首次利用干細胞制出器官

　　日本研究人員日前使用誘導多能干細胞(iPS細胞)成功制出能在老鼠體內發揮功能的肝臟。這一成果于7月3日刊登在英國科學雜志《自然》上，將有望發揮替代人體器官捐贈的功能。

　　iPS細胞是誘導多功能干細胞的簡稱，即體細胞經誘導因子處理后轉化而成的干細胞。其功能和胚胎干細胞類似，能發育成各種組織和器官，但分化發育能力低于胚胎干細胞。

　　此前雖能用iPS細胞制出肝細胞，但難以制出可在人體內發揮功能的立體結構的肝臟。該小組先從人體iPS細胞制出距離肝細胞僅一步的細胞，然后與起到連接作用的“間葉細胞”以及形成血管的細胞混合培養。這項研究結果極大地推動了人類醫療事業的發展。

　　美國科學家將在國際空間站內培養干細胞

　　太空科學發展中心（CASIS），一個非營利性組織，已經決定為即將在國際空間站進行的一個新項目提供資金支持。CASIS將為美國科學家提供300萬美元的資助，使他們能夠在國際空間站培養人類干細胞。

　　該項目的負責人是Abba Zubair，他是一名科學家兼醫生，同時也是佛羅里達州梅奧診所細胞治療實驗室的科學和醫學主任。Zubair驕傲地表示，這是由梅奧的研究人員進行的首次太空實驗。

　　Zubair認為，人類對于干細胞的研究在很多方面還不是十分透徹。例如現存的一個比較有趣的問題就是，什么樣的環境能夠對細胞的成長起到影響。一種理論認為，零重力的情況下，也就是在空間站里，能夠對細胞的生長起到積極的影響，在這種環境下它們會長得更快。現在科學家可以通過實驗驗證這一理論的真偽了。

　　該項目的負責人認為，一旦干細胞能在太空內長大，它將可以用于地球上人類疾病的治療。此外，門戶網站Science Daily報道：科學家認為微重力能夠加快人體器官和組織的生長。