视网膜类器官移植中移植物来源水平细胞促进宿主-移植物突触重建的机制研究

本研究针对视网膜退行性疾病治疗中干细胞来源视网膜类器官(RO)移植后功能整合机制不明确的问题，通过构建水平细胞(HC)缺陷的rd1小鼠模型和Islet1-/-基因组编辑RO(gRO)，首次揭示了移植物来源HC在宿主HC缺失情况下仍能支持宿主双极细胞(BC)-移植物光感受器(PR)突触形成，但宿主HC的存在可显著增强光敏感性恢复。该发现为优化视网膜退行性疾病的细胞治疗策略提供了重要理论依据。

　　

视网膜退行性疾病如视网膜色素变性(RP)导致不可逆的视力丧失，全球约200万人受影响。虽然干细胞衍生的视网膜类器官(RO)移植为治疗带来希望，但移植物与宿主视网膜的功能整合效率仍不理想。在正常视网膜发育中，水平细胞(HC)作为"突触建筑师"，通过引导双极细胞(BC)树突与光感受器(PR)形成特征性的三联体突触结构。然而在RO移植场景下，宿主残留HC与移植物来源HC各自的作用机制尚不明确，这严重制约了移植策略的优化。

日本理化研究所和神户市立眼科医院的研究团队在《Stem Cell Reports》发表的研究中，创新性地结合HC特异性标记小鼠(Cx57-tdTomato)、HC条件性敲除小鼠(rd1-dHC)和缺乏杆状双极细胞(RBC)的Islet1^-/-基因组编辑RO(gRO)模型，系统揭示了HC在宿主-移植物突触重建中的双重作用。研究发现即使宿主HC完全缺失，移植物来源的HC仍能支持功能性突触形成；但宿主HC的存在可使恢复的光敏感性提高约30%，这为临床移植时机的选择提供了重要依据。

研究主要采用四项关键技术：1) 通过Cx57-CreERT2诱导的DTA表达构建HC特异性敲除的rd1-dHC小鼠模型；2) 使用Nrl-CtBP2:tdTomato突触报告系统标记gRO中的PR突触带；3) 多电极阵列(MEA)记录视网膜神经节细胞(RGC)的光诱发反应；4) 相关阵列电子显微镜技术解析突触超微结构。

研究结果部分首先通过水平细胞在rd1视网膜中的渐进性退化证实，在PR退化后HC呈现空间异质性丢失：在20-22周龄rd1/Cx57-tdTomato小鼠中，HC密度在视网膜中区和远区分别降低37%和42%；至52-56周龄时，全视网膜HC密度进一步显著下降，最小邻近距离分析显示退化呈斑片状分布。

宿主与移植物来源HC对突触重建的潜在贡献部分显示，在移植gRO的rd1/L7-GFP/Cx57-tdTomato视网膜中，钙结合蛋白阳性/tdTomato阴性的移植物HC与宿主HC共同出现在PR玫瑰花结周围。通过突触带标记Nrl-CtBP2:tdTomato观察到，约65%的宿主L7-GFP阳性RBC树突与PR突触带的接触位点伴有宿主或移植物HC过程。

HC缺陷rd1视网膜中RGC光反应的局部恢复部分表明，虽然gRO移植使rd1-dHC视网膜恢复了光反应，但MEA记录显示其峰值放电率较TP-rd1组降低约28%。光强度-反应曲线右移，表明半数最大反应所需光强度(I₅₀)增加2.3倍，证实宿主HC缺失导致光敏感性下降。

移植物来源HC在宿主HC缺失情况下对突触重建的贡献部分通过定量分析发现，TP-rd1与TP-rd1-dHC视网膜中每个L7-GFP阳性RBC形成的突触数量无显著差异(平均3.2 vs 2.9个)。电子显微镜证实，在宿主HC完全缺失情况下，移植物HC仍能与宿主RBC共同形成典型的三联体突触结构。

研究结论创新性地提出了"双阶段突触重建"模型：移植物来源HC通过预先侵入PR终末形成突触前微环境，为后续宿主BC树突的定向生长提供支架；而宿主HC则通过优化突触传递效率增强功能输出。这一发现不仅解释了临床研究中观察到的移植效果异质性，更为重要的是，它提示在视网膜退行性疾病的治疗中，应在HC显著退化前实施移植以获得最佳功能恢复。该研究为推进干细胞治疗视网膜疾病的临床转化提供了关键的理论基础和实践指导。