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Müller胶质细胞支持细胞转变为棒状光感受器来逆转小鼠的先天性失明

NEI视网膜神经科学项目主任Thomas N. Greenwell博士说:“这是科学家对Müller神经胶质细胞重新编程以使其成为哺乳动物视网膜中功能性棒状光感受器的第一份报告。”“杆子使我们能够在弱光下看到,但它们也可能有助于保护视锥细胞感光器,这对于彩色视觉和高视敏度非常重要。圆锥体往往在后期的眼部疾病中死亡。如果视杆能够从眼内再生,这可能是一种治疗影响光感受器的眼部疾病的策略。

光感受器是眼后视网膜中的光敏细胞,在激活时会向大脑发出信号。在包括小鼠和人类在内的哺乳动物中,感光细胞无法自行再生。像大多数神经元一样,一旦成熟,它们就不会分裂。

科学家们长期以来一直在研究穆勒胶质细胞的再生潜力,因为在其他物种(例如斑马鱼)中,它们会因受到伤害而分裂,并可能转变为光感受器和其他视网膜神经元。斑马鱼可以在严重的视网膜损伤后恢复视力。但是,在实验室中,科学家们可以哄哺乳动物的Müller胶质细胞,使其行为像在鱼中一样。但这需要伤害组织。

“从实际的角度来看,如果您要再生视网膜以恢复人的视力,首先损伤它以激活穆勒神经胶质会适得其反,”眼科学副教授兼主任陈博博士说。纽约西奈山伊坎医学院眼干细胞研究计划。

该研究的首席研究员陈说:“我们想知道是否可以对米勒胶质细胞进行编程,使其成为活体小鼠中的杆状光感受器,而不必损伤其视网膜。”

在两个阶段的重新编程过程的第一阶段,Chen的研究小组通过向老鼠的眼睛注射基因以打开一种名为β-catenin的蛋白质,促使正常小鼠的Müller胶质细胞分裂。几周后,他们向小鼠的眼睛注入了促使新分裂的细胞发展成杆状感光细胞的因子。

研究人员使用显微镜观察了新形成的细胞。他们发现,新形成的棒状感光体在结构上与真正的感光体没有什么不同。此外,还形成了允许视杆与视网膜内其他类型的神经元通讯的突触结构。为了确定源自Müller胶质细胞的棒状光感受器是否功能正常,他们测试了先天性失明小鼠的治疗方法,这意味着它们出生时没有功能性棒状光感受器。

在接受治疗的盲人小鼠中,Müller胶质细胞产生的棒与正常小鼠一样有效。在功能上,他们确认新形成的视杆与突触中其他类型的视网膜神经元进行通讯。此外,从视网膜神经节细胞(将光感受器的信号传递至大脑的神经元)记录的光反应以及对大脑活动的测量结果证实,新形成的视杆实际上已整合到从视网膜到初级视皮层的视觉通路中在大脑中。

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