眼球也可以这样长


  一簇老鼠的胚胎干细胞能自组为复杂的三维结构,类似早期胚胎发育中的视网膜。研究学者们相信,这个过程终将充当为病变或受损视网膜进行细胞移植的来源。

  日本神户的理化学研究所进化生物学(RIKEN Center for Developmental Biology)分支的研究学者们,从大约3000个老鼠胚胎干细胞簇开始着手,这些细胞都漂浮在设计为刺激胚胎干细胞分化成视网膜细胞的化合物混合液中。一周以后,一些气球状的细胞囊开始从干细胞簇表面凸显出来。又过了几天,这些细胞囊向内凹陷,形成类似视杯(optic cup)的结构——这种复杂的双层结构出现在发育初期,最终形成视网膜。

  理化学研究所下属细胞分化和器官发生部门主任笹井芳树(Yoshiki Sasai)说,这很令人惊讶,因为细胞并不是因为任何方式诱导才形成这样的结构。一个复杂的三维组织是自发从胚胎干细胞均质体形成的。换句话,笹井说,“这个器官的形状实际上是由内部编码的。”这个概念对干细胞领域有着深远的含义。笹井假设其他类型的组织也存在自组现象,一旦证实,科学家们将有望在实验室中培养出多种器官。

  “我认为这真正意味着一个重要的进步,”简·索顿(Jane Sowden)说,她是伦敦国王学院(University College London)的一位发育生物学科学家,并未参与这项研究。“从前的研究已经表明,分化(胚胎)干细胞成明显的视网膜细胞是可能的,但我们在这项研究中看到的,是这些细胞具有自发组成视网膜组织的潜力。”

  研究同时还产生另一项更直接的影响:治疗因眼球中的光感受器细胞受损造成的疾病。索顿的研究小组已经发现移植光感受器前体细胞——一种出现在发育初期的细胞——在这种情况下能够恢复视力。但是想要大量获取这些细胞很难。索顿说,因为新研究中的结构依据可预见的模式和时间轴发育,研究学者们可以为移植提供理想的光感受器前体细胞来源。

  笹井还认为,视杯状结构的完整内层鞘——包括以特别复杂的布局排列(视力必需)的光感受器细胞——能够被移植。他的团队已经用这种方法成功地在老鼠身上实施,他们希望在两年内能有成功的类似人体实例。

  “在实验室中复制器官发生的能力能引发干细胞医学的革命,”罗伯特·兰泽(Robert Lanza,)说,他是先进细胞技术公司的首席科学家,并未参与这项研究。“通过掌握需要的信号和强度,我们有望发展类似的培植体系,激发其他需要移植的复杂组织和器官体系的自组行为。”