撰文
十一月
#新型视网膜类器官资源库#
人类以及其他非人灵长类动物高清晰视觉是由于视网膜中一个叫做中央窝（Fovea）的特殊区域实现的。许多视网膜营养不良疾病比如黄斑变性疾病中，中央窝中视锥细胞死亡是导致失明的最终原因。因此，从人类多能干细胞中建立视网膜类器官将在视网膜模型建立以及此类疾病的治疗中发挥巨大作用。人类诱导多能干细胞、视网膜细胞分化研究以及三维视网膜类器官（Retinalorganoids，ROs）等技术的出现为得多种视网膜营养不良患者的治疗的提供了新的可能性。但是想要的达到这些技术为临床所用还需要确认视网膜类器官能够引起与体内相似的光转导反应，但是目前尚无证据能够支持这一点。
近日，美国威斯康辛大学RaunakSinha研究组在CellStemCell上发表了文章Conephotoreceptorsinhumanstemcell-derivedretinalorganoidsdemonstrateintrinsiclightresponsesthatmimicthoseofprimatefovea，建立了具有波长特异性光诱发反应的视网膜类器官，其光反应和膜生理学的相关数据甚至可以与完整的体外非人灵长类动物的中央窝功能相媲美。
在构建视网膜类器官时，会经历人类诱导多能干细胞的分化，大致可以分为三个不同的发育阶段：第一阶段，神经视网膜组细胞增殖并分化为早期视网膜细胞类型，包括光感受器组细胞和视锥细胞；第二阶段，神经视网膜祖细胞分化形成其他所有的视网膜细胞类型，包括一些感光受体；第三阶段，视网膜类器官表面出现毛发形状类似的感光受体结构。
为了检测人类诱导多能干细胞来源中央窝感光受体能否产生电生理响应，作者们的首先通过四个不同人类诱导多能干细胞系产生了成熟的视网膜类器官。这些类器官成熟到第三阶段并进一步进行维持需要到天。这些类器官表现出一致的光感受器形态以及组织特征，并且其结构以及关键光导蛋白的表达与定位的都是正确的（图1）。
图1人类诱导多能干细胞来源的三维视网膜类器官
进一步的，作者们希望对其膜片钳电生理特征进行刻画，所有的电生理实验并没有像其他的实验体系一样中加入额外的发色分子，因此所有光诱导的电生理反应都是具有内源感光分子对于光的响应。作者们观察到光诱导的视锥膜电压超极化，然后重新极化到基线静息膜电位，这表明在光刺激情况下光转导级联反应在视网膜类器官是正常的。
另外，作者们发现该视网膜类器官能够感应不同的光强度以及具有光适应能力，并且具有调节光适应的钙离子反馈机制。通过与非人灵长类动物中央窝的比较以及离子通道抑制剂处理，作者们确认了所建立的视网膜类器官中具有离子通道，且其膜生理特征与动物体内相似。
随后作者们对该视网膜类器官的发育时间线以及相对应的功能进行一个更为全局的概括。为此，作者们测量了六个视网膜类器官成熟的不同时间点中视锥细胞的光诱导反应以及膜生理学特征，时间框为第天到第天。首先，体外培养天左右的时候开始出现光感受反应，随后出现光感受器的外段结构。在天左右对光的反应最明显的，然后在监测时间框的最后阶段感光反应出现了下降。因此，该时间线记录揭开光转导反应的的峰值以及视锥细胞的光感灵敏度。
图2工作模型
总的来说，该工作建立了人类诱导多能干细胞来源的三维视网膜类器官，该类器官具有感光的视锥细胞，并且具有复杂且灵敏的光转导以及电生理特征，这与非人灵长类动物的中的反应类似。该工作为视网膜的研究提供了新的工具与资源库，同时也为相关疾病的治疗以及药物的开发提供了新的平台（图2）。
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