视网膜模型的研发用途、相关细胞与比较条件
视网膜疾病、基因递送与毒性评价所关注的细胞和模型条件。(NAMs China)

视网膜研究需要同时确认组织构成与功能

International Journal of Retina and Vitreous 发表的一项综述,讨论人源视网膜类器官在疾病建模、药物发现和治疗评价中的应用。作者来自马来西亚国际医科大学(International Medical University)及英国伯明翰大学(University of Birmingham),检索范围涵盖 1997–2025 年文献。

视网膜类器官可由胚胎干细胞或诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSCs)形成,包含光感受器、神经节细胞、多类中间神经元和 Müller 胶质细胞。它们可呈现分层、光感受器外节及部分光刺激响应,但不同培养的细胞比例和成熟度差别较大。

作者按发育身份、细胞组成、层次结构和功能建立评价思路。标志染色、转录特征、成像及电生理分别回答不同问题,需要结合拟评价的疾病与药物选择检测对象。

成熟时间增加,外层与内层细胞的变化并不同步

综述引用一项跨 16 个人源多能干细胞系的研究,描述了 3 个形态阶段:早期以前体和神经节细胞为主,随后光感受器及其他细胞分化,较晚阶段出现外节和 Müller 胶质相关结构。

延长培养有助于部分光感受器成熟,但神经节细胞与内层组织可能逐渐丢失。常规类器官也缺少正常黄斑或中央凹的区域构造,杆与锥细胞的比例及锥细胞亚型可受培养方案影响。

研究黄斑相关疾病时,富含锥细胞的体系更贴近目标细胞;研究神经节细胞时,则需要特别关注其长期存活、神经突起和电活动。作者指出,各用途需要自己的结构与功能确认。

患者变异与匹配对照支持靶向评价

患者 iPSC 可把致病变异带入视网膜模型,基因编辑也可引入或修复变异,建立更匹配的比较。综述列举 RPGR、PRPF31、PDE6B 等相关模型,分别观察纤毛、细胞排列、剪接或光感受器退化。

有的变异模型早期发育较接近对照,到长期培养后才出现明显表型。疾病阶段和取样窗口因此直接影响药物比较是否能够检出变化。

年龄相关眼病还涉及环境、代谢和衰老因素。作者讨论患者风险背景、附加应激和保留年龄特征的细胞来源等方向,同时指出常规 iPSC 模型较难在实验周期内再现完整老化过程。

药物毒性与基因递送需要不同的检测组合

药物毒性评价可同时观察光感受器损伤、Müller 胶质反应和光刺激下的神经活动。综述引用已知眼毒性化合物的研究,用这些指标描述模型对不同损伤的反应。

基因治疗评价则重点考察载体进入哪类细胞、目的蛋白的表达位置,以及疾病表型能否恢复。综述讨论不同腺相关病毒(AAV)类型和表达调控元件的比较,强调光感受器与胶质细胞的递送效率可能不同。

例如 RPGR 相关模型可检查目的蛋白是否回到光感受器连接纤毛,以及视紫红质定位是否改善。现有类器官通常缺少完整免疫成分,载体相关炎症与免疫反应还需要其他模型补充。

色素上皮接触、供养与神经连接仍需改进

正常视网膜中,视网膜色素上皮与光感受器共同完成代谢交换、视觉循环和外节处理。孤立类器官中的色素上皮往往与神经视网膜位置分离,限制了相应功能。

作者讨论类器官与色素上皮共培养、氧环境控制、灌流和支架等改进,用于支持细胞存活、成熟和组织间相互作用。视网膜芯片和打印体系提供了新的组合条件。

类器官的突触连接与光响应仍较不完整,对对比度、颜色和复杂视觉处理的再现有限。长期培养还会出现内层细胞丢失与批次差异,影响细胞标志、外节形态及功能响应的比较。

细胞治疗用途还涉及产品与移植条件

综述另讨论将类器官衍生细胞或视网膜组织片用于移植。2 种形式在递送便利性、组织排列、存活和宿主连接上各有取舍,移植后的功能还依赖供者成熟阶段和受体环境。

这一用途进一步涉及原料追溯、遗传稳定性、残留未分化细胞、无菌及规模化生产。作者把这些产品要求与科研模型的药物评价用途分开讨论。

对于药物研发,本文提供了按疾病对象选择视网膜模型的资料框架:先确认相关细胞和培养阶段,再安排药物、基因递送或毒性比较。供养、色素上皮接触与可重复的功能,是后续扩大应用的共同重点。

来源与延伸阅读

  1. Retinal organoids: current status of development and new avenues for application in disease modeling, drug discovery and therapeutics. International Journal of Retina and Vitreous (2026). ↗