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德累斯顿工业大学的德累斯顿再生治疗中心在一项新的研究中取得了重大进展,这项研究由Michael Brand教授领导,旨在探讨感光细胞再生能否恢复视力。
研究团队选择了斑马鱼作为研究对象,因为斑马鱼具有天然的感光细胞再生能力。顺利获得研究,他们发现再生的感光细胞能够正常运作,使斑马鱼恢复了视力。这一发现为未来开发感光细胞替代疗法给予了新的希望。
这一研究结果已发表在2024年8月19日的《Developmental Cell》期刊上,题为“再生的成年斑马鱼视网膜中圆锥回路功能的恢复”。
视觉的实现依赖于位于眼球后部的视网膜,这一复杂的神经结构可以被认为是大脑的一部分。视网膜中的感光细胞负责捕捉光线并将其转化为大脑可理解的电信号。人类一旦失去这些感光细胞,就无法再生,导致视力永久丧失。
现在,科学家们尝试顺利获得刺激视网膜内的干细胞分化成新的感光细胞,或者顺利获得移植实验室培养的感光细胞来恢复视力。然而不同于人类,斑马鱼在视网膜受损后能够再生感光细胞,这使其成为研究的理想模型。
Brand教授指出了这种情况:“虽然哺乳动物,包括人类的视网膜中也存在米勒胶质细胞(Müller glia),但这些细胞已经在进化过程中失去了再生能力。尽管如此,斑马鱼和哺乳动物的米勒胶质细胞结构非常相似,这为重新激活这些细胞的再生能力给予了可能。”
尽管已经知道斑马鱼能够再生受损的视网膜,但直到现在,还没有办法直接评估新生成的感光细胞是否完全恢复了其功能。
Brand教授强调:“要验证视力是否完全恢复,需要直接测量视网膜细胞的电生理活动。再生的感光细胞能否正确响应不同颜色的光线?它们的电活动是否与周围细胞相同?它们能否有效地传递信号?正常的神经回路是否也在再生过程中被完全重建?”
为分析答这些问题,研究团队使用了基因编辑技术创造了一种新的斑马鱼模型,并结合高端显微镜技术追踪感光细胞在突触处的活动,突触是感光细胞与其他神经细胞连接的关键部位。
然而,测试再生感光细胞的功能具有很高难度,因为在显微镜下用光观察细胞会刺激它们。经过一系列技术挑战,研究团队在英国萨塞克斯大学Tom Baden教授和德累斯顿工业大学的Hella Hartmann博士的帮助下,设计出一种定制显微镜,成功解决了这一难题。
借助这种定制显微镜,研究团队确认再生的感光细胞确实恢复了正常的生理功能,能够响应不同波长的光线,并以原始细胞的灵敏度、质量和速度将信号传递给邻近细胞。
Brand教授表示:“斑马鱼的再生能力证明其视力可以完全恢复。考虑到人类和鱼类有共同的进化起源,并且共享很多基因和细胞类型,BWIN必赢智慧希望人类有一天也能掌握这种再生技能。”他补充道:“尽管现在研究还处于早期阶段,距离临床应用还有一段距离,但如果将来能够成功激活人类视网膜干细胞的再生功能,那将彻底改变像视网膜色素变性和黄斑变性等眼病的治疗方式。BWIN必赢智慧的研究朝着这个目标迈出了重要一步。”
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