日本神戶理化學(xué)研究所進(jìn)化生物學(xué)中心的干細(xì)胞生物學(xué)家Yoshiki Sasai近年來成為干細(xì)胞研究領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物。Sasai曾成功地將神經(jīng)干細(xì)胞誘導(dǎo)生成精細(xì)結(jié)構(gòu)，并利用干細(xì)胞培育出視杯、大腦皮層精細(xì)組織層和初級的生成激素的垂體。布魯塞爾自由大學(xué)干細(xì)胞科學(xué)家Luc Leyns評價(jià)他的一系列論文是近年來最令人著迷的干細(xì)胞論文。

近日Sasai領(lǐng)導(dǎo)他的研究小組再度取得重大的突破性成果，成功地利用人類胚胎干細(xì)胞生成的第一個(gè)視網(wǎng)膜組織。相關(guān)論文發(fā)表在《細(xì)胞干細(xì)胞》（Cell stem cell）雜志上。

Sasai和同事們曾經(jīng)開發(fā)出一種新型的細(xì)胞培養(yǎng)方法，將胚胎干細(xì)胞進(jìn)行懸浮而非貼壁培養(yǎng)。在這樣的條件下，當(dāng)給予適當(dāng)?shù)纳L因子組合時(shí)，培育的胚胎干細(xì)胞會(huì)自身形成復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)。

在去年的Nature雜志上，Sasai研究小組報(bào)告稱以這種方式培育的小鼠胚胎干細(xì)胞重演了發(fā)育機(jī)制，自動(dòng)形成了稱作視杯的杯狀分層結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)類似于胚眼（embryonic eye），包含成熟視網(wǎng)膜的所有細(xì)胞類型，包括感光細(xì)胞。

在最新的研究中，研究小組利用人類胚胎干細(xì)胞重復(fù)了這些實(shí)驗(yàn)，并發(fā)現(xiàn)了它們在形成類似眼睛的結(jié)構(gòu)機(jī)制上的主要差異。這些來自人類胚胎干細(xì)胞的結(jié)構(gòu)比來自小鼠細(xì)胞的結(jié)構(gòu)更大更厚，反映了兩個(gè)物種之間的大小差異。且和來自小鼠細(xì)胞的結(jié)構(gòu)不同的是，人類結(jié)構(gòu)往往邊緣更為彎曲。

重要的是，研究人員證實(shí)人類胚胎干細(xì)胞需要顯著更長的時(shí)間來形成胚眼，相比于小鼠細(xì)胞的20天，人類胚胎干細(xì)胞需要超過100天的時(shí)間，大概反映了正常妊娠時(shí)間的差異。這使得在技術(shù)上實(shí)驗(yàn)極具挑戰(zhàn)，因?yàn)樵谳^長的幾周時(shí)間內(nèi)維持穩(wěn)定的細(xì)胞培養(yǎng)物是很困難的。

Sasai和同事們注意到在第一個(gè)月培育良好的細(xì)胞培養(yǎng)往往會(huì)生成形成良好的視網(wǎng)膜組織。為了在這一關(guān)鍵階段維持培養(yǎng)物穩(wěn)定，他們開發(fā)了一種新型冷凍保存法在這一關(guān)鍵的中間階段儲(chǔ)存組織。

冷凍保存方法涉及在培育18天后從杯狀結(jié)構(gòu)中切割出視網(wǎng)膜組織，然后讓其繼續(xù)懸浮培養(yǎng)12天。在冰上對組織進(jìn)行短暫地冷凍后置于液氮中保存。在這種狀態(tài)下組織可以保存相當(dāng)長一段時(shí)間，仍然保持健康，并可在解凍后繼續(xù)生長。

Sasai說：“我們現(xiàn)在打算通過將這些組織移植到動(dòng)物眼睛中來測試它們的功能。最簡單的就是應(yīng)用于視網(wǎng)膜色素變性（retinitis pigmentosa）的患者，由于感光細(xì)胞逐漸退化導(dǎo)致這些患者失明。”