眼类器官构建
结膜为一层富有血管的薄而透明的黏膜,覆盖于眼睑的内面和眼球的前面。结膜主要包含两种细胞类型:分泌黏液的的杯状细胞、分泌泪水的角质形成细胞。结膜有助于防止异物和感染对眼球的损害,一些疾病会影响结膜,例如干眼症、癌症、过敏和感染。在严重的情况下,结膜组织的功能障碍可能导致失明。为了更好地研究结膜疾病,干细胞分化的结膜细胞以及干细胞衍生的结膜类器官可作为主要研究材料。
结膜结构
2024年1月11日,Hans Clevers 教授团队在 Cell Stem Cell 期刊发表了题为:Human conjunctiva organoids to study ocular surface homeostasis and disease 的研究论文。该研究开发了第一个人类结膜类器官模型,该类器官可实际模拟人类结膜的功能,使用这一类器官模型,该研究团队发现了结膜中的一种新的细胞类型——簇状细胞(tuft cells)。这种结膜类器官模型可用于影响结膜的多种疾病的药物测试。
为了深入了解人类结膜的组成和功能,研究团队开始开发第一个人结膜类器官模型。他们使用来自人类结膜的细胞,并在培养皿中将其培养成3D结构,这些微型结构被称为结膜类器官,并具有真正的人类结膜的功能。
人结膜类器官的建立、表征和分化[1]
构建出功能性的人结膜类器官后,研究团队想进一步揭示结膜是如何参与眼泪的产生。他们发现,发现结膜产生抗菌肽,因此在多种方式下促进泪液的产生,而不仅仅是通过制造黏液。
研究团队改变了人结膜类器官的培养条件,以模拟过敏反应。结果显示,这些类器官开始产生完全不同的眼泪:产生了更多的黏液,也产生了更多的抗菌肽。在这些条件下,他们在人结膜类器官中发现了一种新的细胞类型——簇状细胞(tuft cells)。
簇状细胞
簇状细胞已经在多种组织中被发现,但之前还未在人结膜中发现过。该研究发现,在过敏条件下,簇状细胞会变得更加丰富,这表明它们在眼睛对过敏的反应中发挥作用。
该研究还发现,人结膜类器官可以被单纯疱疹病毒1型(HSV1)、人腺病毒8型(hAdV8)和新冠病毒(SARS-CoV-2)感染。HSV1的感染可以被阿昔洛韦(抗HSV药物)逆转,而缺乏批准药物治疗的hAdV8感染可以被西多福韦(抗巨细胞病毒药物)抑制。这表明人结膜类器官可用于影响结膜的疾病的药物研究和筛选。
最后,该研究显示,人结膜类器官可以被移植到机械损伤的免疫缺陷小鼠结膜上,研究团队目前正在兔子上进行进一步临床前验证。
小鼠移植人结膜类器官
结膜类器官的研发为结膜疾病的治疗提供了重要研究材料,该类器官模型可以使用于疾病的建模,药物筛选,过敏反应以及干眼症的治疗方法,甚至可为眼部不可逆损伤,眼部癌症甚至遗传性失明等患者提供结膜替代物。
参考文献
[1] Bannier-Hélaouët M, Korving J, et al. Human conjunctiva organoids to study ocular surface homeostasis and disease. Cell Stem Cell. 2024 Feb 1;31(2):227-243.e12. doi: 10.1016/j.stem.2023.12.008.
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