视网膜类器官与色素上皮组成芯片，用于比较药物损伤

德国研究解读2019-08-27

类器官与色素上皮分开制备，再组成芯片

2019 年，eLife 报道了一种将视网膜类器官与视网膜色素上皮（retinal pigment epithelium，RPE）组合的芯片。研究不仅检测组织结构，也加入两种具有视网膜不良反应记录的药物，观察剂量和组织组成如何影响损伤信号。

细胞来自健康供者的诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSC）。类器官包含杆状和锥状感光细胞、神经节细胞、双极细胞及胶质细胞等主要类型；约第 180 天可观察到初步内外节结构。RPE 从同一分化体系的色素区域分离并培养。

芯片包含 4 个组织培养室和下方灌流通道，中间以多孔膜分隔。团队先铺 RPE，再加入透明质酸水凝胶与类器官，使组织保持近距离排列，同时让营养物和药物从通道进入组织。

芯片中的 RPE 呈色素、紧密连接和极性标志，电子显微镜还能观察顶端微绒毛与基底膜。含 RPE 的芯片中，类器官外节样结构数量约为不含 RPE 芯片及培养皿条件的 3 倍。

研究用标记后的外节颗粒和电子显微镜记录 RPE 摄取类器官外节样物质，还建立钙成像以观察细胞动态。灌流则支持加入及洗去刺激物，并从流出液连续采集分泌蛋白。

常规芯片培养与氯喹处理的灌流速度不同，分别为每小时 20 μL 和每小时 30 μL。

氯喹实验先让类器官与 RPE 在芯片内培养 3 天，再用 20 或 80 μg/mL 氯喹处理 3 天。药物实验图中使用第 243–260 天的类器官，随后检测碘化丙啶（PI）及溶酶体相关蛋白 LAMP2。

20 μg/mL 时，PI 损伤信号没有显著增加，LAMP2 仅轻微升高。80 μg/mL 时，PI 与 LAMP2 信号明显增加，LAMP2 变化同时出现在 RPE 和类器官部分。

该药物比较的 PI 定量来自 3 次独立实验，每条件包含 6–11 个芯片培养室。PI 信号按背景扣除并相对对照归一化。

庆大霉素实验比较含 RPE 与不含 RPE 的芯片，处理 6 天。结果和图 8 使用 0.5 与 2.5 mg/mL，第 202 天的类器官用于展示药物处理图像。

较高剂量下，两类芯片的 PI 信号均显著增加。0.5 mg/mL 时，完整芯片整体信号增加未达显著；把 RPE 信号扣除后，其中类器官部分的 PI 没有明显变化，不含 RPE 的类器官则出现信号增加。

研究者据此提出 RPE 可能提供屏障或保护作用。该实验通过组织组成比较定位损伤差异，没有单独确认屏障和色素结合各自的贡献。

这项研究把神经视网膜组织与 RPE 的近距离相互作用纳入药物评价，并按剂量、组织区域和培养条件比较。研究者将加入血视网膜屏障、神经连接及更多器官组合列为后续方向。

芯片中的 PI 强度是图像检测指标，分析还要考虑类器官与 RPE 的信号叠加。本文的药物比较提供了具体测试例子，显示同一药物在不同组织组成下可能得到不同的检测结果。