本文来自微信公众号:学术经纬(ID:Global_Academia),作者:药明康德内容团队 ,原文标题:《干细胞领域的突破!科学家们首次让一团细胞“哭”了出来……它有什么用?》,题图来自:视觉中国


荷兰乌得勒支研究所(Hubrecht Institute)和乌得勒支大学医学中心(UMC Utrecht)的科学家们最近取得了一项重要的突破:利用人类干细胞,他们在培养皿中培育出了人类泪腺模型,并首次成功地让这团细胞流出了眼泪。


▲蓝色是细胞核,红色标记的是产生的眼泪成分(图片来源:参考资料[2];Credit:Marie Bannier-Hélaouët,Hubrecht Institute)
▲蓝色是细胞核,红色标记的是产生的眼泪成分(图片来源:参考资料[2];Credit:Marie Bannier-Hélaouët,Hubrecht Institute)


▲这段快放显示了4小时内培养皿里的迷你泪腺被弄“哭”而膨胀的样子(视频来源:参考资料[2];Credit:Marie Bannier-Hélaouët,Hubrecht Institute)
▲这段快放显示了4小时内培养皿里的迷你泪腺被弄“哭”而膨胀的样子(视频来源:参考资料[2];Credit:Marie Bannier-Hélaouët,Hubrecht Institute)


为什么流眼泪那么重要?泪腺分泌的泪液给角膜提供必要的润滑和营养,并具有抗菌成分。事实上,有很多人正在因为泪液分泌不足而忍受痛苦。也许你已经发现了一点症状:在长久使用屏幕后,眼睛发红、干涩……更严重的情况下,会引起角膜受损,甚至有失明的可能。


屏幕、隐形眼镜、某些眼部的激光手术,甚至吸烟、空气污染等,都是造成干眼症流行的原因。有数据显示,干眼症的发病率几乎已经和高血压一样,是糖尿病的2倍多。遗憾的是,这种泪腺疾病目前还无法根治,只能对症缓解,例如补充人工泪液。

▲这项研究发表在Cell Stem Cell杂志(图片来源:官网截图)
▲这项研究发表在Cell Stem Cell杂志(图片来源:官网截图)


领衔这项研究的是世界知名科学家Hans Clevers教授。他开创性地建立了利用干细胞培育类器官的实验方法。所谓类器官,是模拟实际器官功能的微型3D结构。类器官技术曾在2017年被Nature Methods评为生命科学领域年度技术。Clevers教授过去的研究已经培育出模拟肠道、肝脏、子宫颈癌等的多种类器官。


尽管有很多成功的经验,人类泪腺仍然给研究人员带来了挑战,最大的困难是如何让培育的泪腺细胞分泌出眼泪。“类器官是用各种刺激生长的生长因子培育出来的,为了让这些类器官‘哭’出来,我们不得不调整配方。”


最终,研究人员成功了!真正的泪腺会在受到某些刺激后分泌眼泪;类似的,这些培养皿里长出来的微型泪腺在受到特定化学物质(如去甲肾上腺素)的刺激后产生泪水。流入类器官内部的眼泪让整团细胞像气球一样膨胀起来,因此通过它们的大小就可以看出它们有没有在“哭”。


▲该研究示意图(图片来源:参考资料[1])
▲该研究示意图(图片来源:参考资料[1])


在这篇论文中,研究人员利用单细胞测序技术分析了人类泪腺的细胞类型,借助CRISPR-Cas9基因编辑技术揭示了调控泪腺细胞分化所需的主要调控因子。基于这些信息,他们计划继续培养出包含更多细胞类型的完整泪腺,在药物开发和临床应用中发挥作用。


有趣的是,这支研究团队除了进一步研究人类的泪腺外,据介绍他们还在与博物学家展开合作,希望用这项技术研究“鳄鱼的眼泪”。


参考资料

[1] Marie Bannier-Hélaouët et al., (2021) Exploring the human lacrimal gland using organoids and single-cell sequencing. Cell Stem Cell Doi: https://doi.org/10.1016/j.stem.2021.02.024

[2] Crying human tear glands grown in the lab. Retrieved Apr. 19, 2021 from https://www.hubrecht.eu/crying-human-tear-glands-grown-in-the-lab/


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