科学家在碟子里培育出了泪腺,并让它哭泣

科学家用人类干细胞在一个碟子里培育出了泪腺,并刺激它们流出了眼泪——干细胞领域里又一突破性的创举,这一重大成就可以帮助开发治疗泪腺疾病的方法,也是向器官再生疗法迈出的一步。

荷兰Hubrecht研究所的分子遗传学家Hans Clevers说:”我们希望科学家能够利用我们的模型为泪腺疾病患者确定新的治疗方案,在培育器官上测试新的药物,或者培养大批健康细胞,并将它们用于移植。”

泪腺位于眼球上方的眼窝中,是负责保持眼睛润滑的器官。如果它们出现任何问题,我们的眼睛就会变得过于湿润,或者——更痛苦地——过于干燥。

目前治疗干眼症的方法,从滴眼药水到外科手术干预(或用自己的血液做眼药水,特别是针对顽固病例)。

然而,治疗方案是有限的。这主要是因为,根据研究人员的说法,我们对泪腺其实所知不多。

他们首先从成人多能干细胞中培育出泪腺器官体——微小的三维结构,复制了完整器官的功能。即使在碟子里,器官细胞也能发展并显示出完整器官的结构和功能。

为了诱导它产生眼泪,研究人员将类器官暴露在去甲肾上腺素中——一种触发眼泪释放的神经递质。根据实验记录,当细胞释放出眼泪时,泪腺像气球一样膨胀起来。

“我们面临的挑战是如何让机体细胞哭泣,因为这是泪腺的标志。”Hubrecht研究所的生物学家Marie Bannier-Hélaouët说。

在这些细胞上,研究人员进行了单细胞mRNA测序,以生成泪腺中的细胞图谱。他们能够确定,两种不同类型的细胞——导管和针状细胞——产生泪中的不同成分。

有了这些,研究小组利用CRISPR-Cas9删除了一个名为Pax6的基因,该基因在器官——包括眼睛和泪腺——的胚胎发育过程中起着关键作用。在Pax6被敲除后,小鼠器官体失去了表达神经递质受体,以及参与泪液分泌和视黄醇代谢的基因。

有趣的是,这些问题都可以在Sjogren’s综合症中找到,Sjogren’s综合症是一种罕见的自身免疫性疾病,会导致眼睛干涩和口干舌燥,极端情况下会导致失明。

在Sjogren’s综合症患者中,结膜中也观察到Pax6的丢失(结膜是眼睑的组织,覆盖在眼白上)。因此,人工培育器官可以帮助医生理解和治疗这种神秘的疾病。

最后,该团队希望测试人工泪腺器官移植的可能性。他们将一些人类的泪腺细胞,移植到小鼠的泪腺中。两周内,这些细胞就融入了腺体,形成了管道结构。

这些细胞在腺体中至少停留了两个月,一些人体细胞在两个月后继续生长和分裂。它们甚至还在产生泪液蛋白。

当然,人类泪腺组织移植还需要很长的时间。它需要在活体动物身上进行测试和完善,然后才是人类,而这个过程非常非常耗时。

但与此同时,科学研究可能会帮助我们更好地了解泪腺疾病,并找到新的治疗方法。

该研究已发表在《细胞干细胞》上。

原文:https://www.sciencealert.com/scientists-grew-tear-glands-in-a-dish-and-made-them-cry

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