一般来说,让人哭泣并不是一件好事,但新的研究可以帮助那些不能哭泣的人。
科学家们在世界上首次培育出人类泪腺在培养皿中,诱导它们产生眼泪——这是一项重大成就,可以帮助开发泪腺疾病的疗法,并在遥远的未来迈向再生疗法。
“我们希望科学家们能够利用我们的模型,通过对患者的泪腺疾病测试新药来确定泪腺疾病患者的新治疗方案。或者扩增健康细胞,有一天将它们用于移植,”分子遗传学家汉斯·克莱弗斯说荷兰Hubrecht研究所的教授。
泪腺位于眼球上方的眼窝中,是负责保持眼睛润滑的器官。如果眼睛出现任何问题,您的眼睛可能会变得太湿润,或者,令人痛苦的是,太干燥。
目前干眼症的治疗方法包括滴眼剂和手术干预(或滴眼剂)用你自己的血制成的,对于特别顽固的情况)。
然而,治疗选择往往很有限,尤其是因为研究人员对泪腺或泪腺知之甚少。研究人员试图利用人类和小鼠的泪腺来解决这个问题。
他们首先从成体多能干细胞中培育出泪道类器官——复制完整器官功能的微小三维结构。即使在培养皿中,类器官也会发育并显示整个器官的结构和功能。
为了诱导它产生眼泪,研究人员暴露了去甲肾上腺素(也称为去甲肾上腺素),一种触发眼泪释放的神经递质。正如研究人员记录的那样,当细胞释放出类器官上的眼泪时,类器官像气球一样膨胀。里面。
哭泣的类器官。 (Marie Bannier-Hélaouët/Hubrecht Institute)
“挑战是让类器官哭泣,因为这是泪腺的标志,”生物学家 Marie Bannier-Hélaouët 说道胡布雷希特研究所。 “我们必须修改类器官生长的因素混合物,以便它们成为我们泪腺中的成熟细胞,并且能够哭泣。”
研究人员对这些细胞进行了单细胞 mRNA 测序,以生成泪腺细胞图谱。他们能够确定两种不同类型的细胞——导管细胞和腺泡细胞——产生腺体中产生的眼泪的不同成分。
接下来是小鼠类器官。有了这些,研究小组部署了 CRISPR-Cas9 来删除一个名为 Pax6 的基因,该基因在器官(包括眼睛和泪腺)的胚胎发育中发挥着关键作用。 Pax6被敲除后,小鼠类器官失去了神经递质受体以及参与分泌、泪液产生和视黄醇代谢的基因的表达。
有趣的是,所有这些东西都可以在干燥综合征一种罕见的自身免疫性疾病,会导致眼睛干涩和口干,在极端情况下会导致失明。
在干燥综合征患者中,在结膜(排列眼睑和覆盖眼白的组织)中也观察到了 Pax6 的缺失。因此,这些类器官可以帮助理解和治疗这种神秘的疾病。
最后,研究小组想要测试使用泪道类器官进行移植的可能性。他们取出一些人类泪腺细胞,并将其移植到小鼠泪腺中。两周内,细胞已移植并整合到腺体中,并形成导管结构。
这些细胞在腺体中保留了至少两个月,并且一些人体细胞在两个月后继续生长和分裂。它们甚至产生泪液蛋白。
当然,人类泪道组织移植还有很长的路要走。在我们考虑人类之前,它需要在活体动物中进行测试和完善,而这个过程必然需要数年时间。
然而与此同时,该团队的研究可能有助于我们更好地了解泪腺疾病,并找到治疗它们的新方法。
该研究发表于细胞干细胞。