干细胞领军人物Cell子刊重大突破

　　

生物通报道  日本神户理化学研究所进化生物学中心的干细胞生物学家Yoshiki Sasai近年来成为干细胞研究领域的领军人物。Sasai曾成功地将神经干细胞诱导生成精细结构，并利用干细胞培育出视杯、大脑皮层精细组织层和初级的生成激素的垂体。布鲁塞尔自由大学干细胞科学家Luc Leyns评价他的一系列论文是近年来最令人着迷的干细胞论文。

近日Sasai领导他的研究小组再度取得重大的突破性成果，成功地利用人类胚胎干细胞生成的第一个视网膜组织。相关论文发表在《细胞干细胞》（Cell stem cell）杂志上。

Sasai和同事们曾经开发出一种新型的细胞培养方法，将胚胎干细胞进行悬浮而非贴壁培养。在这样的条件下，当给予适当的生长因子组合时，培育的胚胎干细胞会自身形成复杂的三维结构。

在去年的Nature杂志上，Sasai研究小组报告称以这种方式培育的小鼠胚胎干细胞重演了发育机制，自动形成了称作视杯的杯状分层结构，这一结构类似于胚眼（embryonic eye），包含成熟视网膜的所有细胞类型，包括感光细胞。

在最新的研究中，研究小组利用人类胚胎干细胞重复了这些实验，并发现了它们在形成类似眼睛的结构机制上的主要差异。这些来自人类胚胎干细胞的结构比来自小鼠细胞的结构更大更厚，反映了两个物种之间的大小差异。且和来自小鼠细胞的结构不同的是，人类结构往往边缘更为弯曲。

重要的是，研究人员证实人类胚胎干细胞需要显著更长的时间来形成胚眼，相比于小鼠细胞的20天，人类胚胎干细胞需要超过100天的时间，大概反映了正常妊娠时间的差异。这使得在技术上实验极具挑战，因为在较长的几周时间内维持稳定的细胞培养物是很困难的。

Sasai和同事们注意到在第一个月培育良好的细胞培养往往会生成形成良好的视网膜组织。为了在这一关键阶段维持培养物稳定，他们开发了一种新型冷冻保存法在这一关键的中间阶段储存组织。

冷冻保存方法涉及在培育18天后从杯状结构中切割出视网膜组织，然后让其继续悬浮培养12天。在冰上对组织进行短暂地冷冻后置于液氮中保存。在这种状态下组织可以保存相当长一段时间，仍然保持健康，并可在解冻后继续生长。

Sasai说：“我们现在打算通过将这些组织移植到动物眼睛中来测试它们的功能。最简单的就是应用于视网膜色素变性（retinitis pigmentosa）的患者，由于感光细胞逐渐退化导致这些患者失明。”

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Self-Formation of Optic Cups and Storable Stratified Neural Retina from Human ESCs

In this report, we demonstrate that an optic cup structure can form by self-organization in human ESC culture. The human ESC-derived optic cup is much larger than the mouse ESC-derived one, presumably reflecting the species differences. The neural retina in human ESC culture is thick and spontaneously curves in an apically convex manner, which is not seen in mouse ESC culture. In addition, human ESC-derived neural retina grows into multilayered tissue containing both rods and cones, whereas cone differentiation is rare in mouse ESC culture. The accumulation of photoreceptors in human ESC culture can be greatly accelerated by Notch inhibition. In addition, we show that an optimized vitrification method enables en bloc cryopreservation of stratified neural retina of human origin. This storage method at an intermediate step during the time-consuming differentiation process provides a versatile solution for quality control in large-scale preparation of clinical-grade retinal tissues.