Nat Commun：通过iPS干细胞产生功能性三维视网膜组织

来自霍普金斯大学的研究人员称，利用一种人类干细胞他们在实验室中构建出了三维人类视网膜组织，特别是其中包含有能够对光做出反应的功能性感光细胞。

研究的领导者、约翰霍普金斯大学眼科学助理教授M. Valeria Canto-Soler博士说：“我们实际上是在培养皿中构建出了一个微型的人类视网膜，其不仅具有视网膜的架构组织，还具有感光能力。这项发表在6月10日《自然通讯》（Nature Communications）杂志上的研究工作，不仅增加了开展挽救视觉研究的机会，还有可能最终促成一些技术来恢复罹患视网膜疾病的人们的视力。”

像体内的许多过程一样，视觉依赖于许多不同类型的细胞协同作用，将光线转变为能够被大脑识别的图像。Canto-Soler谨慎地表示，感光细胞只是复杂的眼-脑视觉过程中故事的一个组成部分。“我们实验室的视网膜是否能够生成大脑可以解读为图像的视觉信号？或许不能，但这是一个好的开始。”

研究人员认为，通过人类诱导多能干(iPS)细胞实验获得的这一成果，最终有可能促成遗传工程视网膜细胞移植物，终止或是逆转患者的失明进程。

iPS细胞是通过遗传方法重编程至最原始状态的一类成体细胞。在一定的条件下，它们可以发育为人体全部的200种细胞类型或是其中的大多数。在这里，约翰霍普金斯大学研究小组将它们转变为了注定形成感光视网膜组织的视网膜祖细胞。

Canto-Soler实验室博士后研究人员钟秀风（Xiufeng Zhong，音译）博士说，利用开发的一种简单易行的技术来促进视网膜祖细胞生长，Canto-Soler和她的研究小组在培养皿中看到了视网膜细胞以及随后生长的组织。她说，这种生长与子宫中人类胎儿视网膜发育的时序和持续时间相对应。并且，感光细胞非常成熟，发育形成了发挥功能必须的结构——感光细胞外节段。

视网膜组织非常复杂，由7种主要的细胞类型构成，包含6种神经元，所有细胞组织形成特异的细胞层来吸收和处理光线，“看到”并将这些视觉信号传送到大脑进行解读。实验室培育的视网膜重建出了人类视网膜三维结构。Canto-Soler说：“我们知道如果我们想要再现视网膜的功能特征，3D细胞结构是必要的条件。但当我们开始这项工作时，我们并不认为干细胞能够自身构建出几乎整个视网膜。在我们的系统中，不知何故细胞知道该做些什么。”

当视网膜组织处在相当于子宫中发育28周这一阶段时，具有相当成熟的感光细胞，研究人员对这些微型视网膜进行了检测，看这些感光细胞事实上能否感受光线，并将其转换为视觉信号。

他们将电极放置在单个感光细胞中，给予细胞光脉冲，发现感光细胞以一种生物化学模式做出了反应，与暴露于光线下人们眼中的感光细胞行为相似。

特别是，实验室培育的感光细胞以与视杆细胞同样的方式对光做出反应。人类视网膜包含两种主要的感光细胞类型称作为视杆细胞和视锥细胞。绝大多数的人类感光细胞是视杆细胞，其实现了昏暗视觉。该研究小组培育的视网膜也是以视杆细胞为主。