
3月16日发布于《细胞:干细胞》(Cell Stem Cell)研究成功培养出泪腺类器官(organoids),以体外人工培养模仿真实器官的小型3D细胞组织结构。这种产生泪液的类器官,能够在未来帮助治疗包含自体免疫疾病薛格连氏症候群(sjogren’s syndrome)等造成干眼症的疾病。
人类的眼泪除了表现情绪,还能够帮助眼睛润滑。眼部干燥会导致疼痛、发炎并且容易感染。为了研究泪液的产生过程,荷兰乌得勒支大学医院(University Medical Center Utrecht)发育生物学家Hans Clevers的研究团队开始进行泪腺类器官培养研究。除了泪腺,研究团队也已经能够培养许多不同的类器官,包含小规模的肝脏、子宫颈癌肿瘤及蛇的毒腺。
美国波士顿麻省眼耳医院(Massachusetts Eye and Ear)研究泪液分泌的Darlene Dartt博士表示,泪腺(tear glands/lacrimal glands)研究是十分困难的,因为泪腺位于眼球上方、眼眶骨头后方的位置,很难采集样本进行切片研究,通常研究者得到的样本也非常小。
Clevers的团队成功找到合适的培养条件,让源自于小鼠及人类的泪腺细胞能够在体外生长。他们更利用包含神经传导物质正肾上腺素(norepinephrine)在内的各种化合物,刺激类器官产生泪水。一开始研究者需要花上长达一整天的时间,才能够让细胞开始产生泪液,但随着经验累计与一些条件改善,研究团队最终成功让细胞在半小时内“哭”出来。
由于人工培养的类器官腺体缺乏导管,产生泪液会导致组织膨胀。Clevers表示,如果有组织位置具有小导管结构的话就能够形成泪滴。研究团队将类器官植入小鼠体内,组织就会渐渐成熟并形成具有泪液蛋白质的管状结构。
研究团队希望通过体外培养的泪腺类器官帮助日后泪腺研究,并通过类器官筛选能够影响泪腺发育的药物。目前Clevers团队已经利用CRISPR基因编辑工具着手研究泪腺发育,并且发现一个被称为Pax6的基因是引导细胞发孵化具有泪腺相关功能细胞的重要基因。Pax6基因在过去已经被发现与眼部发育相关,在果蝇的脚部表现Pax6基因会使该处发育出眼睛构造。
Clevers团队正与荷兰的生物学家兼电视节目主持人Freek Vonk合作研究鳄鱼身上类似泪腺的构造,希望研究真正的“鳄鱼的眼泪”,了解爬虫类如何通过泪液排出盐分。
以人类细胞进行人工培养类器官的技术,也可以在未来为组织器官移植材料使用,取代生病或损坏的泪腺。Clevers团队目前也正与其他研究者合作培养唾腺类器官,预计在今年夏天能够进行临床试验,希望能够帮助口腔干燥症患者,让他们不再因为口腔干燥问题而导致龋齿或者饮食困难。唾腺移植试验结果,将作为日后进行泪腺移植的参考经验。
与此同时,Clevers团队正在进行的泪腺相关研究,包含对泪腺以及泪腺类器官进行细至每个细胞的位置构造分析图。这些研究结果显示泪腺中的细胞组成比过去科学家所认为的更不均匀,也让科学家们能够以新的认知重新看待过去的研究结果,对许多研究有所影响。
(首图来源:shutterstock)