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用CRISPR制備視網膜神經細胞

日期:2015-12-02 08:53:45

 最近,美國約翰霍普金斯大學的研究人員,開發出一種方法,能有效地將人類干細胞轉化為視網膜神經節細胞——位于視網膜內的神經細胞類型,可將來自眼睛的視覺信號傳遞到大腦。這些細胞的死亡和功能障礙可導致一些疾病患者的視力喪失,如青光眼和多發性硬化癥

 

本研究負責人、約翰霍普金斯大學醫學院眼科學教授Donald Zack博士指出:“我們的工作不但會讓我們更好地了解視神經的生物學,而且也給我們帶來一個細胞為基礎的人體模型,可用于發現阻止或治療致盲疾病的藥物。而且,最終它可能會促進細胞移植療法的發展,恢復青光眼和MS患者的視力。”

 

相關研究結果發表在最近的《Scientific Reports》,使基因修飾的一個人類胚胎干細胞系,在分化為視網膜神經節細胞后變得發亮,然后使用該細胞系用于開發新的分化方法,并表征所得到的細胞。

 

研究人員利用稱為CRISPR-Cas9的基因組編輯工具,向干細胞的DNA中插入一個熒光蛋白基因。這種紅色熒光蛋白只有在一個基因(Brn3bPou4f2)表達的時候才會被表達。BRN3B在成熟的視網膜神經節細胞中表達,所以一旦細胞分化成為視網膜神經節細胞后,在顯微鏡下會顯現出紅色。

 

接下來,他們使用了一種稱為熒光激活細胞分選的技術,將新分化的視網膜神經節細胞從不同細胞的混合物中分離出來,成為一個高純度的細胞群體以供研究。Zack說,表現出生物學和物理學性質(在視網膜神經節細胞中可見)的細胞自然地產生。

 

研究人員還發現,在這一過程的第一天添加一種天然植物化學物質(稱為毛喉素forskolin),可幫助改善細胞轉化為視網膜神經節細胞的效率。研究人員警告說,毛喉素——也被廣泛用作一種減肥劑成分和肌肉補充劑,被吹捧為多種疾病的中藥療法,但其用于失明或其他障礙的治療或預防的安全性和有效性,并沒有科學證據。

 

本文第一作者、約翰霍普金斯大學畢業生、Novartis制藥公司博士后Valentin Sluch指出:“在培養的第三十天,在熒光顯微鏡下有明顯的可見細胞團塊。”在到Novartis之前,Sluch在約翰霍普金斯大學完成了本項研究。

 

Sluch說:“當它首次起作用的時候,我非常激動。我從顯微鏡邊跳起來跑去告訴我的同事。現在看來,我們可以把細胞分離出來,并在一個純培養物中研究它們,這在以前是不可能的。”

 

Zack說:“我們真的認為這只是一個開始。”在利用CRISPR的后續研究中,他的實驗室希望找到對神經節細胞存活和功能非常重要的其他基因。他表示:“我們希望,這些細胞最終能促進開發新的治療方法,來治療青光眼和其他形式的視神經疾病。”

 

為了使用這些細胞為MS開發新的療法,目前Zack博士正在與約翰霍普金斯大小多發性硬化癥中心主任及神經學教授Peter Calabresi合作。

 


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