在实验室培育一只眼睛的潜力和陷阱

betway必威官方网站研究人员一直致力于在未来几年实现这样的时刻:我们将能够“在培养皿中培育一只眼睛”,并将其移植到盲人身上,让他们恢复视力,这并不像你想象的那么遥远。

我们必须考虑眼睛是如何自然发育的,这样我们才能尝试在实验室中复制它们。我们已经发现了一些关键基因,当它们有缺陷时,会对眼睛的发育产生重大影响。

例如,一些基因异常会导致无眼症(一只眼睛或没有眼睛)或小眼症(眼睛异常小),而其他基因异常则会导致细胞特异性问题,如眼睛后部的视杆细胞或视锥细胞缺失。

在盘子里培养一只眼睛

正如你所预料的那样,决定眼睛起源的基因、眼睛的大小、眼睛内发育的细胞类型以及这些细胞的功能都是经过精心调节的。秘诀就是在正确的地点、正确的时间、正确的顺序开启它们。转录因子,也就是调节蛋白,负责这个过程。

所有的转录因子,以及它们控制的基因,都编码在我们的DNA中。DNA本质上是人类发育的指南,它被捆绑在精子与卵子受精时发育的单细胞中。

这些细胞被认为是多功能的,而不是全能的,因为它们只能生长成胚胎(不是胚胎)胎盘或羊膜囊)。内细胞群的多能细胞被称为人类胚胎干细胞(为)。

事实上,只要在培养基中添加特定的营养物质和生长剂,hESCs就可以在实验室中培养成3D眼状结构,这是一个巨大的科学突破。似乎一旦hESCs被置于这一发育途径上,它们就能够在不使用转录因子的情况下自组织形成眼睛。

另一个发现是当科学家们发现完全分化的细胞,如皮肤细胞可以通过时光倒流(iPSCs)重新编程成为“诱导”多能干细胞。所有似乎需要的是强迫生产的转录因子,通常只发现在干细胞在皮肤细胞中。

这一发现使得将患者皮肤活检组织中的细胞重新编程为诱导多能干细胞成为可能,从而使它们能够被培养成眼组织在实验室中使用患者自己的细胞而不是hesc。

未来的担忧

在实验室培育的眼睛用于移植之前,仍有许多障碍需要克服。视网膜包括一个由神经细胞组成的复杂电路,负责将视觉数据转换为可感知的图像。

将一只眼睛或单个细胞从一只眼睛移植到另一只眼睛,并期望它们与正常视力所需的所有神经完美连接,这并不简单。

到目前为止,结果是令人鼓舞的,RPE细胞移植似乎是一个安全的程序。因此,我们可以在“培养皿中长出一只眼睛”并移植来恢复盲人视力的日子已经不远了!

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