CellStemCell最新研究讓培養皿中的淚腺流出眼淚

　　“令我們感到震驚的是，估計至少有5％的成年人口患有干眼癥，這在大多數情況下與淚腺產生的淚液缺陷有關。但是治療選擇是有限的……“

　　一組研究人員利用類器官技術來培育出了可以哭泣的微型人類淚腺。類器官作為研究人類淚腺中某些細胞如何產生眼淚或不產生眼淚的模型，有助于了解哭泣和干眼癥的生物學特性。盡管使用人淚腺類器官的再生療法不可能在短期內實現，但這些研究人員已經證明，類器官可以移植到小鼠的淚腺中，整合并產生成熟的淚液。

　　這一重要成果公布在3月16日Cell Stem Cell雜志上。

　　文章通訊作者Hans Clevers說：“我們希望科學家們可以使用我們的模型，通過在患者的類器官上測試新藥或擴大健康細胞，并有一天將其用于移植，來為淚腺疾病患者確定新的治療選擇。”

　　淚腺對于潤滑和保護眼睛至關重要。淚液分泌失序或分泌功能障礙會導致干眼癥或干燥綜合征（Sj?gren's syndrome），這是一種鮮為人知的自身免疫性疾病，可導致眼干和口干。目前淚腺疾病患者的治療選擇包括滴眼液，淚道堵塞和手術。

　　另外一位作者Yorick Post說：“令我們感到震驚的是，估計至少有5％的成年人口患有干眼癥，這在大多數情況下與淚腺產生的淚液缺陷有關。但是治療選擇是有限的，因為我們對生物學沒有全面的了解，也沒有可靠的長期體外模型來研究淚腺。”

　　為了克服這一障礙，研究人員通過先前用于其他器官的方案，產生了來自成體干細胞的3D小鼠和人類淚腺類器官。類器官可以擴展數月，并概括淚腺上皮組織的結構，轉錄和功能特征，包括淚腺上皮組織分泌的大部分淚液。值得注意的是，類器官暴露于神經遞質去甲腎上腺素后會像氣球一樣膨脹，從而觸發淚液分泌。

　　“這是挑戰，要讓類器官哭泣，因為這是淚腺的標志，”文章一作MarieBannier-Hélaou?t說。“我們必須修改類器官生長的因子組合，使它們成為淚腺中擁有能夠哭泣的成熟細胞。”

　　研究人員利用小鼠類器官來研究Pax6（眼睛發育的主要控制基因）在成年淚腺中的作用。通過使用CRISPR-Cas9基因組編輯來刪除Pax6，研究人員發現該基因是成人淚腺上皮細胞成熟的重要因素。這些特殊的類器官可以為Sj?gren綜合征的潛在治療方法提供有價值的見解，因為在這些患者的眼組織中已觀察到PAX6缺乏癥。

　　研究人員還使用單細胞mRNA測序，分析了淚腺中細胞特征和淚液成分起源。他們的單細胞圖譜揭示了新的淚液成分，并表明人淚腺中的導管和腺泡細胞分泌了不同的淚液成分。

　　為了測試類器官在再生醫學中的潛力，研究人員隨后將人類類器官細胞移植到了小鼠淚腺中。兩周后，人類類器官細胞形成了導管狀結構，并在淚腺中保留了至少兩個月。植入的類器官似乎是自組織的，并且某些細胞在移植后的兩個月內都在增殖。此外，研究人員在由移植細胞形成的導管內檢測到了淚液蛋白。

　　類器官移植的有益作用將需要在干眼病的小鼠模型中得到驗證。未來的研究還可以通過將免疫細胞整合到類器官中來集中于模擬干燥綜合征。Clevers說：“源自患者的類器官為以個性化方式研究淚腺疾病開辟了新途徑。” “但是，將這些微型有機仿體用于再生療法還有很長的路要走。”

　　參考文獻

　　Exploring the human lacrimal gland using organoids and single-cell sequencing