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视网膜退行性疾病致盲问题严峻,人类视网膜受损难以再生,斑马鱼却有再生能力。研究人员针对斑马鱼开展 PTB1相关研究,发现敲低 PTB1能激活 Müller 胶质细胞增殖,促进视网膜再生,这为攻克视网膜疾病提供新思路。
在眼科医学领域,视网膜退行性疾病一直是致盲的重要因素,像年龄相关性黄斑变性(AMD)和视网膜色素变性等病症,严重影响着全球数百万人的视力健康。人类和其他哺乳动物的视网膜一旦受损,其中多层光敏感神经组织遭受破坏或丢失后,几乎无法实现自我修复,这种不可逆的损伤给患者带来了极大的痛苦。然而,神奇的斑马鱼却拥有令人羡慕的能力,其视网膜在受损后,能够依赖 Müller 胶质细胞实现自然再生。当斑马鱼视网膜受伤时,Müller 胶质细胞会迅速做出反应,它们经历去分化和不对称分裂,不仅能自我更新,还能产生大量具有增殖能力的神经元祖细胞,这些祖细胞如同 “修复小能手”,可以分化成各种丢失的细胞类型,让视网膜重获生机。
正是因为这种巨大的差异,科研人员迫切地想要弄清楚斑马鱼视网膜再生背后的基因和信号通路,同时也在思考为何人类的视网膜再生之路困难重重。在此背景下,范德堡大学(Vanderbilt University)的研究人员针对与神经元诱导和成熟相关的选择性剪接因子多聚嘧啶序列结合蛋白 1(Polypyrimidine Tract Binding protein 1,PTB1)展开了深入研究。他们发现,在斑马鱼视网膜中,敲低 PTB1(ptbp1a)能够激活 Müller 胶质细胞的增殖,并且当与急性 N - 甲基 - D - 天冬氨酸(NMDA)损伤联合时,这种增殖效果会更加显著。这一研究成果发表在《Experimental Eye Research》杂志上,为视网膜退行性疾病的治疗带来了新的曙光。
研究人员为了开展这项研究,运用了多种关键技术方法。首先是反义寡核苷酸(ASO)技术,他们针对 ptbp1a设计并合成了特定序列的 ASO,以此来实现对 PTB1的敲低。实验中使用了野生型 AB 或 Tg (1016tuba1a:GFP) 斑马鱼,在斑马鱼的饲养和维护方面,严格遵循相关规定,将斑马鱼饲养在 28oC、12:12 小时光暗循环的环境中,并获得了范德堡大学机构动物护理和使用委员会(IACUC)的批准(批准号:#M1800200 ) 。
下面我们来详细了解一下研究结果:
- PTB1缺失诱导增殖:研究人员运用 ASO 技术,成功构建了含有硫代磷酸酯键和 5’ - 甲基胞嘧啶修饰的 ASO,通过转染等方式作用于斑马鱼。结果发现,在斑马鱼视网膜中敲低 PTB1后,出现了增殖细胞,这表明 PTB1的缺失能够诱导细胞增殖。
- PTB1与衰老及炎症的关系:研究还发现,PTB1的缺失会导致衰老细胞数量增加,同时衰老标记物的表达也明显上升。这说明 PTB1在调节衰老方面有着重要作用。此外,敲低 PTB1还会使促炎衰老相关分泌表型(SASP)因子如 mmp9 和 Il6 等表达上调,这意味着 PTB1的缺失会引发炎症反应的变化。
综合上述研究结果,研究人员得出结论:在斑马鱼视网膜中,敲低 PTB1(ptbp1a)会引发衰老反应,同时促进 Müller 胶质细胞来源的祖细胞增殖。这一发现意义重大,它揭示了 PTB1在视网膜再生过程中的关键作用机制。由于炎症反应在视网膜再生中需要精确调控,而 PTB1缺失导致的 SASP 因子上调,为深入理解视网膜再生的调控机制提供了新的视角。这一研究成果为未来开发治疗视网膜退行性疾病的新策略奠定了坚实的理论基础,或许在不久的将来,基于此研究的治疗方法能够帮助那些深受视网膜疾病困扰的患者重见光明。