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类器官系列小知识(XXXI)-眼晶状体类器官构建

类器官系列小知识(XXXI)-眼晶状体类器官构建 一米生物
2024-03-28
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眼类器官构建-晶状体

与角膜相似,晶状体也是无血管的透明组织,由表面的晶状体上皮细胞包裹内部洋葱状层叠的特化纤维细胞组成。晶状体的发育起源于表面外胚层,在外凸的视网膜原基和眼周间充质的作用下,视网膜原基附近的表面外胚层增厚,特化为晶状体基板。晶状体基板向内膨出,与表面外胚层逐渐分离,形成具有晶状体原始结构的晶状体囊。晶状体囊前端细胞成为晶状体上皮细胞;后端细胞分化为纤维细胞,形成胚胎核,被称为初级纤维;晶状体上皮细胞保持增殖能力,在赤道部活跃增殖,所产生的子代细胞向晶状体内部迁移并分化为纤维细胞包裹胚胎核,被称为次级纤维[1、2]

晶状体发生的分子机制[1]

人们对于体外构建晶状体组织的尝试也是从原发组织细胞开始的。1980年,有学者[3]利用小鼠晶状体上皮细胞,首次诱导出表达晶状体特异蛋白、具有类似透镜样形态的细胞团,称之为晶状体小体,这是人们首次在体外培养出晶状体类器官样结构。30年之后,人们参考体内晶状体发育所经历的信号调控过程,将人ESC经定向诱导形成晶状体小体样结构,所得晶状体小体具有一定的透明性。但其实际上为晶状体上皮细胞和纤维细胞的混合物,且所得晶状体小体太小,缺乏屈光能力[3]。之后,Fu等[4]利用人iPSCs,对该晶状体小体诱导体系进行了改良,通过机械富集E-cadherin+的上皮样细胞,使其形成巨大的克隆岛,并经定向诱导为FOXE3+的类晶状体前体细胞,从而获得了更大的晶状体小体,该晶状体小体不仅表达晶状体细胞的分子标志物,其晶状体上皮及纤维细胞的排列还与体内晶状体类似,并可观察到晶状体纤维细胞细胞器降解过程。而Murphy等[5]发现ROR1可作为晶状体上皮细胞的表面标记受体,通过流式分选富集,并利用微孔板及琼脂胶对定向诱导所得的晶状体上皮细胞进行成团培养,得到了大量的晶状体小体,除了表达晶状体特异的蛋白,改良后产物形成了双凸结构并具有屈光能力。

RORI形成的晶状小体与其屈光系数[5]

晶状体纤维细胞分化[5]

建立晶状体类器官诱导培养体系可为研究晶状体发育和病理机制提供理想模型。研究者们利用人晶状体类器官诱导体系,揭示了人晶状体纤维细胞分化的新机制和长非编码RNA在晶状体细胞脱细胞器过程中的作用[6、7]。也有研究者们[8]利用紫外线照射处理晶状体小体,建立年龄相关性白内障的疾病模型,并阐明了蛋白聚集在年龄相关性白内障致病中的作用。2016年,Lin等[9]明确了晶状体上皮干细胞的存在,展示了晶状体上皮细胞可在体外形成晶状体类器官。

先天性白内障手术方法和晶状体再生[9]


之,晶状体类器官培养体系的建立和进一步完善将为晶状体的发育、病理和转化研究提供宝贵的模型工具。


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参考文献

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[1] Cvekl A, Ashery-Padan R. The cellular and molecular mechanisms of vertebrate lens development. Development. 2014 Dec;141(23):4432-47. doi: 10.1242/dev.107953.

[2] Ogino H, Ochi H, Reza HM, Yasuda K. Transcription factors involved in lens development from the preplacodal ectoderm. Dev Biol. 2012 Mar 15;363(2):333-47. doi: 10.1016/j.ydbio.2012.01.006.

[3] Huang FL, Russell P, Kuwabara T. Fine structure of lentoid bodies derived from normal and cataractous mouse lenses. Exp Eye Res. 1980 Nov;31(5):535-41. doi: 10.1016/s0014-4835(80)80012-1.

[4] Yang C, Yang Y, Brennan L, et al. Efficient generation of lens progenitor cells and lentoid bodies from human embryonic stem cells in chemically defined conditions[ J]. FASEB J, 2010, 24(9): 3274-3283.

[5] Fu Q, Qin Z,et al. Generation of Functional Lentoid Bodies From Human Induced Pluripotent Stem Cells Derived From Urinary Cells. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2017 Jan 1;58(1):517-527. doi: 10.1167/iovs.16-20504.

[6] Murphy P, Kabir MH, et al. Light-focusing human micro-lenses generated from pluripotent stem cells model lens development and drug-induced cataract in vitro. Development. 2018 Jan 9;145(1):dev155838. doi: 10.1242/dev.155838.

[7] Han C, Li J, et al. Wnt5a Contributes to the Differentiation of Human Embryonic Stem Cells into Lentoid Bodies Through the Noncanonical Wnt/JNK Signaling Pathway. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2018 Jul 2;59(8):3449-3460. doi: 10.1167/iovs.18-23902.

[8] Fu Q, Qin Z, et al. A New Long Noncoding RNA ALB Regulates Autophagy by Enhancing the Transformation of LC3BI to LC3BII during Human Lens Development. Mol Ther Nucleic Acids. 2017 Dec 15;9:207-217. doi: 10.1016/j.omtn.2017.09.011.

[9] Lin H, Ouyang H, et al. Lens regeneration using endogenous stem cells with gain of visual function. Nature. 2016 Mar 17;531(7594):323-8. doi: 10.1038/nature17181


公司简介

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一米生物创立于2017年,是一家核心发展基因细胞治疗(GCT)、类器官研究、干细胞转化医学、及分子诊断等技术,以及开发生物样本采集与保存的国家级高新技术企业。公司目前总面积1万多平,建有十万级净化车间,并通过了南德TÜV13485质量体系认证。

公司重视人才和关键技术的发展和储备,立足于为客户需求开发产品并将解决方案做到极致的信念。研发生产的众多产品已获得国内医疗器械备案及注册证,欧盟CE认证和美国FDA备案,其中一体式唾液采集器荣获中国和美国发明专利授权。公司建立以来,坚持践行诚信、合作、勇于突破的理念,获得诸多第三方检验所、CGT工业、科研院所等行业顶层客户的信任与合作。

一米生物深耕生命科学研究与诊断技术领域,致力于为人类健康防治和疾病精准诊断的发展服务。


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