化学重编程成纤维细胞为视网膜色素上皮细胞以恢复视力

《Nature Communications》：Chemical reprogramming of fibroblasts into retinal pigment epithelium cells for vision restoration

本研究针对视网膜退行性疾病治疗中功能性视网膜色素上皮细胞来源匮乏的难题，研究人员开展了化学重编程成纤维细胞获得功能性RPE细胞的创新研究。通过建立单细胞重编程化合物筛选平台scRCF，成功开发了两步法化学重编程策略，获得具有原生RPE细胞结构和功能的ciRPE细胞。动物实验证实移植的ciRPE细胞可整合宿主视网膜、保护光感受器并恢复视觉功能。该研究为RD疾病的细胞替代疗法提供了非整合、可规模化的全新解决方案。

　　

视网膜退行性疾病是导致不可逆视力损伤的主要原因之一，其中视网膜色素上皮细胞的功能障碍和丢失是关键病理环节。当前针对这类疾病的治疗存在重大挑战：供体RPE细胞来源极其有限，传统细胞移植方法存在免疫排斥风险，而病毒载体介导的基因治疗则可能引发插入突变安全隐患。因此，开发一种安全、有效且可规模化的RPE细胞来源成为领域内亟待突破的瓶颈问题。

在这项发表于《Nature Communications》的研究中，研究人员创新性地建立了化学重编程技术平台，成功将体细胞来源的成纤维细胞转化为功能完备的化学诱导RPE细胞。该研究最大的突破在于完全采用小分子化合物组合，避免了外源基因导入，为临床转化提供了更安全可靠的技术路径。

关键技术方法包括：开发单细胞重编程化合物筛选平台scRCF，整合转录组学指导的预测与先进筛选技术；建立两步法化学重编程策略，通过中间状态将成纤维细胞转化为ciRPE细胞；利用视网膜退行性疾病大鼠模型进行细胞移植和功能验证；采用组学分析和机制研究揭示化合物协同激活核心转录因子的作用机制。

研究结果

化学重编程策略的建立

研究人员设计了两步法化学重编程方案，首先将成纤维细胞重编程为具有多向分化潜能的中间状态细胞，随后通过特定化合物组合引导其向RPE谱系定向分化。该过程完全依赖小分子化合物的时序性调控，不涉及任何遗传操作。

ciRPE细胞的表征与功能验证

获得的ciRPE细胞表现出与原生RPE细胞高度相似的特征：典型的鹅卵石样形态、表达RPE特异性标志物（如RPE65、MITF）、具备吞噬光感受器外节段的能力以及极性分泌功能。转录组分析显示ciRPE细胞与人类RPE细胞具有相似的基因表达谱。

动物模型治疗效果评估

在视网膜退行性疾病大鼠模型中，移植的ciRPE细胞成功整合到宿主视网膜下腔，形成单层结构并与宿主组织建立功能性连接。移植后的大鼠表现出光感受器细胞存活率显著提高，视网膜电图记录显示视觉功能得到有效改善。

机制解析

通过转录组和表观遗传学分析，发现关键化合物通过协同作用激活了重编程过程中的核心转录调控网络，包括Ascl1和Olig2等转录因子。这些因子共同调控了RPE细胞命运决定的关键信号通路。

研究结论与意义

本研究建立了一种全新的化学重编程策略，成功实现了成纤维细胞向功能性RPE细胞的直接转化。该方案具有非整合性、可规模化等优势，避免了传统重编程技术的安全隐患。ciRPE细胞在动物模型中展现出良好的治疗潜力，不仅能够整合到宿主视网膜组织，还能有效保护光感受器细胞并恢复视觉功能。机制研究揭示了小分子化合物通过协同调控核心转录因子网络驱动细胞命运转变的分子基础。这项研究为视网膜退行性疾病的细胞替代治疗提供了新的技术平台，在再生医学领域具有重要的理论意义和临床转化价值。