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方法并不难,在实验室中轻松生成角膜组织

目前,大约有2000万因角膜病致盲的患者,而我国就有400-500万,且这个数字还在逐年增加。角膜移植就是用正常的角膜替换病变的角膜,使患者复明或控制角膜病变。然而,角膜资源很紧张,患者往往需要等待较长时间。
日本大阪大学的研究人员近日开发出一种新方法,能够在实验室中更轻松地生成角膜组织。这项发表在《Stem Cell Reports》上的研究表明,他们能够在特定的蛋白质上培养人诱导多能干细胞(hiPSC),获得纯的角膜上皮细胞(iCEC),并生成有望用于治疗的角膜组织。
理论上说,hiPSC有望发育成人体内的任何细胞。然而,利用hiPSC进行的组织发育仍会模拟胚胎发育的过程。这就意味着,hiPSC将定向发育成由不同类型细胞构成的组织,也就是形成混合物。
眼睛是由角膜、神经元、视网膜等细胞组成的。因此,通过培养hiPSC很难形成纯的角膜。近年来,尽管利用hiPSC的再生医学已经取得了很大进展,但仍然缺乏借助hiPSC生成角膜的可靠方法。
这篇文章的通讯作者Ryuhei Hayashi表示:“角膜是眼睛内极其重要的部分,可以帮助我们清晰地看到世界。不幸的是,由于受伤或发炎造成的角膜损伤很难治疗。我们的目标是开发一种新颖的方法来生成用于治疗的角膜薄片,而无需使用昂贵的设备。”
为了实现该目标,研究人员利用hiPSC生成眼细胞,并在五种类型的层粘连蛋白(laminin)上培养它们。他们发现,角膜上皮细胞对五种层粘连蛋白中的三种(LN332/411/511)有很强的粘附力,而非角膜上皮细胞倾向于结合LN211这种特定类型的层粘连蛋白。
他们随后发现,各种眼细胞之间的差异来源于整合素(integrin)的差异,这种在细胞表面表达的蛋白质将细胞与外界蛋白质(如层粘连细胞)相关联。LN332这种层粘连蛋白除了能够促进角膜上皮细胞的结合,还促进其增殖,使得角膜上皮细胞在培养中处于优势地位,从而提高其纯度。
“尽管LN332似乎是角膜上皮细胞生长的底物,但不足以达到生产治疗用角膜的高纯度,”作者Shun Shibata谈道。

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于是,研究人员转向了磁珠细胞分选(MACS)。他们首先去除了产生CD200蛋白的细胞,然后从CD200- 细胞群体中选择了带有表面标志物SSEA-4的细胞。通过这种方式,他们分离出大部分的角膜上皮细胞((SSEA-4+/ITGB4+/CD200-)。为了获得高纯度的细胞,他们接着在LN221和LN332底物上培养这些细胞,以便进一步去除非角膜上皮细胞。终,他们获得了高纯度的角膜细胞薄片。
“这些结果表明,我们的新方法再加上MACS技术,可从人类干细胞中轻松产生角膜组织,”Hayashi表示。“我们的愿望是在临床环境中推动再生医学的发展
 

 

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