先为光感受器补足外节结构
光感受器外节含有感光蛋白和不断更新的膜盘,是多种遗传性视网膜病变的重要部位。人源视网膜类器官即使培养较久,也可能只有少量初步外节结构,影响疾病表型与治疗作用的比较。英国伦敦大学学院(University College London,UCL)等团队在 Stem Cell Reports 研究了这一模型质量问题。
团队先以小鼠模型比较营养支持,再在人多能干细胞(human pluripotent stem cells,hPSC)来源类器官中检验作者命名为 ALT 的长期培养条件。ALT 增加抗氧化和脂质支持,实验分别加入白蛋白结合的二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid,DHA)或相应白蛋白对照。
人源模型从第 12 周进入常规 RDM90 或 ALT 条件比较。研究分别检查表面刷状突出、内外节相关蛋白、段结构长度和电子显微结构,避免仅凭外观判断外节是否形成。主要定量结果来自 H9 人胚胎干细胞来源模型;其他受试多能干细胞系也观察到更明显的刷状边缘。
ALT 增加外节样比例,DHA 的效果随指标而异
对照比较显示,单独给常规培养体系补充 DHA,并未形成 ALT 条件下更密集的刷状边缘。第 26 周,带有外节样结构的内节比例,在常规培养加白蛋白对照中约为 26±14%,ALT 加白蛋白约为 68±43%,ALT 加 DHA 约为 83±22%。这项结构计数来自 30 张图像和 3 次独立分化,反映的是培养体系与补充条件的组合效果。
从外界膜到外节样结构末端的总段长度,也从对照约 17±2 μm,增至 ALT 加白蛋白约 21±2 μm、ALT 加 DHA 约 27±2 μm。长度计数来自 40 张图像和 4 次分化,与外节比例的分母不同。
培养至第 37 周,ALT 条件仍保留更明显的刷状边缘和更长的段结构。不过在晚期光学观察中,额外 DHA 没有在 ALT 加白蛋白之外带来显著形态改善。作者因此把培养体系的总体作用与单独增加 DHA 的作用分别分析。
视锥也有改善。第 37 周,L/M opsin 与 ARRESTIN3 双阳性的视锥比例,常规培养加白蛋白约为 14±17%,ALT 加白蛋白约为 32±22%。在 30 张图像、3 次分化的比较中,出现延长感光蛋白阳性段结构的视锥比例,还由常规条件约 16±29% 增至 ALT 条件约 64±34%。这两项指标分别检查标志物共表达与段结构形成。
电镜确认膜盘,光响应仍是后续问题
透射电镜显示,ALT 培养的光感受器有较多含膜折叠的外节结构,ALT 加 DHA 中可见较紧密堆叠的膜盘。连续切片三维重建和扫描电镜进一步检查这些结构,补充了免疫染色及明场观察。
作者指出,仍有一部分光感受器未能形成和维持完全整齐的膜盘。正常视网膜中紧邻的色素上皮还提供额外支持,当前培养体系未能完整重现这种关系。
本文没有直接检验改善的超微结构是否带来更强的光刺激电生理反应,DHA 相较其他脂质是否产生功能差别也仍待研究。结构成熟的结果为模型增加了信息,功能评价还需要相应指标。

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患者模型显示错位蛋白,也保留未出现的表型
研究另以 3 位 RPGR 相关 X 连锁视网膜色素变性患者来源的诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSC),与 3 株健康对照比较。患者模型同样形成明显刷状边缘,但连接纤毛处 RPGR 信号减少,Müller 胶质反应相关的 GFAP 信号增加。
健康模型的视紫红质主要位于外节;患者模型除外节外,还在细胞体和突起中出现该蛋白。相反,研究没有检测到患者与健康模型在肌动蛋白相关染色上的明确差别,保留了与部分既有模型不同的结果。
作者在后续基因补充比较中报告视紫红质错位减轻,说明该模型能够显示与干预相关的细胞表型变化。改善外节形成后,健康与患者模型之间的定位差别更容易辨认,为治疗研究提供了可比较的人源结构和指标。