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科学家培养出泪腺“类器官”,并弄哭了它们

时间: 2021年04月20日 | 作者: Heidi Ledford | 来源: Nature Portfolio
能产生眼泪的细胞构成的类器官,为研究甚或治疗眼疾提供了机会。



作者丨Heidi Ledford

来源丨Nature Portfolio(ID:nature-portfolio)


起初,让细胞流泪需要很长时间——长达一整天。但是,凭着经验和一点刺激,最终,研究人员短短半小时内就能让细胞“哭”起来。


3月16日发表于Cell Stem Cell的会流泪的培养物,是第一个泪腺“类器官”——三维的细胞集合体,类似于迷你版的器官[1]。能够产生泪水的腺体类器官可被用于研究并最终治疗导致干眼症的疾病,包括一种被称为Sjögren综合征的自身免疫性疾病。


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泪腺类器官产生类似眼泪的液体(红)。图片来源:Yorick Post / 荷兰Hubrecht研究所


“这非常有前途。”印度海得拉巴大学的眼病理学家Geeta Vemuganti说。


除了表达情感,眼泪还有助于润滑和保护眼睛。眼睛干涩可能会疼痛、发炎而且容易感染。


为研究泪液的产生,荷兰乌得勒支大学医学中心的发育生物学家Hans Clever的实验室研发了一种培养泪腺细胞作为类器官的方法。该课题组发现了培育各种各样的类器官的方法,包括微型的肝脏、子宫颈癌和蛇的毒腺。


热泪盈眶


波士顿马萨诸塞州眼耳医院研究眼泪产生的Darlene Dartt表示,泪腺是一个特殊的科研挑战。腺体位于每只眼球的上方,在骨性眼眶的后面,这使得活检很难做。她说,研究人员能够获得的样本量通常是非常微小的。


Clevers实验室利用自己的专长,弄清了小鼠和人类泪腺细胞的培养条件。为刺激泪液的产生,他们随后将类器官暴露于多种化学物质中,包括一种在神经细胞和腺体之间传递信息的神经递质,去甲肾上腺素。


由于类器官缺乏导管,产生“眼泪”会让它们膨胀。Clevers说:“如果有个小小的导管,就会有泪滴了。”当研究小组将类器官移植到小鼠体内,这个细胞集合体成长起来并发育出导管状结构,其中含有泪液中的蛋白质。


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“哭泣”的类器官因泪水而膨胀。图片来源:MarieBannier-Hélaouët/荷兰Hubrecht研究所


研究小组希望这些细胞可以用来研究泪腺,并用于筛选影响眼泪产生的药物。Clevers和同事已经使用CRISPR基因组编辑技术研究泪腺的发育,并发现一种名为Pax6的基因在引导细胞呈现泪腺特征方面很重要。Pax6是已知的眼睛发育调节者:在果蝇的腿上表达蝇类的Pax6基因会导致那里发育出眼睛。


Clevers的实验室现在正与荷兰博物学家及电视节目主持人Freek Vonk合作,研究类似于鳄鱼泪腺的结构。研究小组希望使用类器官来研究真实的“鳄鱼的眼泪”,这类爬行动物将其作为排泄盐分的一种方式。


移植潜力


用人类细胞培育的类器官有朝一日可以提供移植的材料,以取代生病或受损的泪腺。Clevers组及其合作者已经开发出唾液腺类器官,将从今年夏天开始针对口干症患者进行临床试验测试,口干症可能导致龋齿,以及咀嚼和品尝方面的困难。


Dartt表示,这些唾液腺的试验可以作为试验场,以制定出可用于未来泪腺移植的方法。与此同时,她说,Clevers组在表征泪腺方面所做的工作,包括创建一个结构及其类器官的详细的逐个细胞图谱,这些工作已经表明,腺体比以前所认识到的更具异质性,并且能让研究人员回过头去,重新解释过去的数据。“这会影响很多研究。”


参考文献:

1. Bannier-Hélaouët, M. et al. Cell Stem Cell https://doi.org/10.1016/j.stem.2021.02.024 (2021).


原文以Scientists grew tiny tear glands in a dish — then made them cry标题发表在2021年3月16日的《自然》的新闻版块上

© nature

doi: 10.1038/d41586-021-00681-0

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