来源 新华网

新一期Nature刊文说，日本研究人员利用实验鼠的胚胎干细胞人工培育出了视网膜的雏形结构，这是迄今人工培育出的最为复杂的生理组织。

日本理化研究所发育生物学中心等机构的研究人员报告说，在一种特殊的培养介质中，来自实验鼠的胚胎干细胞逐渐自动形成了名为视杯的结构。视杯是胚胎发育初期的视网膜结构，其形状与酒杯相似，它会逐渐发育出感光细胞、神经细胞等进而形成视网膜。

研究人员说，人工培育出的视杯从结构上看与天然形成的视杯差不多，研究人员正在对人工培育出的视杯进行功能测试，即测试它是否真能感受光线并将相关神经信号传递给实验鼠的大脑。

眼睛是人和许多动物身上最精密的器官，本次研究成果也是迄今人工培育出的最为复杂的生理组织。如果进一步研究能够确认人工培育出的视杯的功能，将非常有助于眼科疾病的研究和治疗，如为修复受损视网膜提供解决方案。

原文出处：

Nature   doi:10.1038/nature09941

Self-organizing optic-cup morphogenesis in three-dimensional culture

Mototsugu Eiraku,1, 2 Nozomu Takata,1 Hiroki Ishibashi,3 Masako Kawada,1 Eriko Sakakura,1, 2 Satoru Okuda,3 Kiyotoshi Sekiguchi,4 Taiji Adachi3, 5 & Yoshiki Sasai1, 2

Balanced organogenesis requires the orchestration of multiple cellular interactions to create the collective cell behaviours that progressively shape developing tissues. It is currently unclear how individual, localized parts are able to coordinate with each other to develop a whole organ shape. Here we report the dynamic, autonomous formation of the optic cup (retinal primordium) structure from a three-dimensional culture of mouse embryonic stem cell aggregates. Embryonic-stem-cell-derived retinal epithelium spontaneously formed hemispherical epithelial vesicles that became patterned along their proximal–distal axis. Whereas the proximal portion differentiated into mechanically rigid pigment epithelium, the flexible distal portion progressively folded inward to form a shape reminiscent of the embryonic optic cup, exhibited interkinetic nuclear migration and generated stratified neural retinal tissue, as seen in vivo. We demonstrate that optic-cup morphogenesis in this simple cell culture depends on an intrinsic self-organizing program involving stepwise and domain-specific regulation of local epithelial properties.

据英国《每日电讯报》4月6日报道，日本研究人员日前发现，在试管培养的胚胎干细胞中添加一种特定的蛋白质，居然在10天内自发长成了类似发育中的胚胎眼的结构。这些干细胞经过进一步培养之后，若能生成完整的视网膜，就能移植到失明和视障人士的眼睛中，使他们重见光明。

日本理化学研究所的研究人员将胚胎干细胞放进试管里进行培育，一开始只是希望这些干细胞能形成一种可以辨识的器官。为促进其生长，科学家在试管中放进一种特殊的蛋白质。10多天之后，他们惊奇地发现这些干细胞聚集在一起，形成了视网膜的凹形球面。经测试，细胞功能正常，并能够相互联系。

专家称，之前他们曾将这种培育出的视网膜成功移植到老鼠眼中，希望10年内可以开始对人进行视网膜移植的临床试验。

英国伦敦大学学院的眼科学家罗宾?阿里说：“这项研究成果无论对于视网膜的研究还是对于再生医学都具有里程碑意义。这是我们第一次能实时观察哺乳动物眼球发育的过程。更令人激动的是，这种结构不是在活体动物身上形成的，而是由培养中的胚胎干细胞自发形成的。”

据悉，培育出来的视网膜神经细胞最终将形成类似于新生儿视网膜的六层结构。

统计显示，单单英国就有100万以上的人患有由视网膜损坏或病变而导致的视力障碍。这项研究除了会给视障人士带来福音之外，还具有潜在的应用能力，包括为色素性视网膜炎等疾病提供新的治疗方法。