人胚胎干细胞来源视网膜材料的药物评价

2025 年 4 月 5 日,Stem Cell Research & Therapy 发表视网膜类器官与免疫抑制研究。加利福尼亚大学欧文分校(University of California, Irvine)等机构团队关注人胚胎干细胞来源视网膜组织在移植研究中的药物耐受和免疫相关问题。

研究把两个问题分开:免疫抑制能否保护移植材料,以及药物本身是否改变类器官的发育与代谢。前者需要免疫及移植观察,后者先通过体外人源组织完成,因此同一研究中不同模型承担了不同任务。

材料为富含感光细胞的视网膜类器官组织片。团队通过组织学、流式及表达测量检查视网膜身份,再开展药物处理、免疫共培养及移植观察。研究先用体外材料评价移植配套药物,再结合后续动物实验观察药物作用。

3 批材料的活率接近 90%,未检出 OCT4 表达,约 80% 细胞表达 OTX2,几乎所有细胞表达 RAX。这些结果构成了移植前身份和纯度检查的一部分。

代谢成像与视网膜基因表达变化

两批不同分化阶段的类器官分别接受他克莫司、霉酚酸、二者组合或未处理对照。霉酚酸是霉酚酸酯相关的活性代谢产物,体外实验以它直接考察组织响应。

研究在处理 1 周及 4 周后采用荧光寿命成像,比较游离与结合型 NADH 的比例,作为细胞代谢状态相关指标。在同一批材料和同一时间点内,处理组与对照组未出现显著差别,显示所研究条件下代谢成像没有检出明显改变。

基因表达测量总体与对照接近,但他克莫司与霉酚酸联用组中的 CRX 和 NRL 出现下降。

视网膜类器官引起的免疫细胞反应

团队将类器官与预先受到刺激的人外周血免疫细胞共同培养,并设置成纤维细胞及免疫刺激相关对照。流式检测比较免疫细胞增殖及抗原呈递相关指标,用来观察人源视网膜材料引起的免疫反应。

与免疫刺激或成纤维细胞对照相比,类器官引起的 T 细胞增殖较弱。共培养免疫细胞的 MHC-II 表达低于免疫刺激对照;类器官自身的 MHC-I 表达也低于原始胚胎干细胞及成纤维细胞。

视网膜类器官的细胞身份与活力表征,以及混合淋巴细胞反应中的增殖和免疫相关标记比较。
视网膜类器官的细胞身份与活力表征,以及混合淋巴细胞反应中的增殖和免疫相关标记比较。(Robert Sims et al. / Stem Cell Research & Therapy, 2025, Fig. 1;CC BY 4.0)窄屏可横向滑动查看完整图表。

移植物保留、视觉功能与麻醉相关不良事件

动物研究使用视网膜退化大鼠,比较免疫缺陷受体、接受有效免疫抑制的免疫完整受体,以及未获得充分免疫保护的受体。成像随访和组织染色记录移植物的位置、保留面积及免疫细胞浸润;有效免疫抑制组中的部分移植物可长期保留。

发生排斥的组织中可见 CD8 阳性 T 细胞及活化小胶质细胞浸润,获得有效免疫抑制的材料中则明显减少。处理 1 个月后,外周 CD4 和 CD8 T 细胞相对对照分别减少 41% 和 74%;自然杀伤细胞平均增加约 400%,髓系细胞也增加。同期 IFN-γ 仍受到抑制。

保留的移植物中可检出人源细胞标志、感光细胞相关蛋白及人源突触素。研究还观察到移植物的部分细胞突起延伸进入宿主视网膜,供者感光细胞突起与宿主双极细胞等结构相邻。

局部组织检查还比较了免疫抑制受体与免疫缺陷受体中的移植物面积、细胞密度和感光细胞特征。两类获得保留的材料具有部分相近表现,而发生排斥的材料呈现较多免疫细胞及组织破坏。

视动反应测试在移植后 2–5 个月观察到移植眼表现优于同一动物的未移植眼及对照组。上丘电生理最终记录了 2 只移植大鼠、3 只假手术大鼠和 4 只年龄匹配对照,均未检出光反应;另有 3 只移植大鼠在记录前死于麻醉过程。

研究报告 92 只接受免疫抑制的动物中,39 只在麻醉相关过程中死亡,表现为心脏或呼吸停止。作者将他克莫司与麻醉药的相互作用列为主要问题,认为这减少了长期和功能评价可用的动物数;处理组的生长和体重增加也较慢。

霉酚酸酯单药组出现快速移植物排斥,对免疫细胞群的抑制很弱,因此研究没有继续系统测量该药的血液药代动力学。作者还指出,人源材料在大鼠中的异种移植,与未来人类同种移植的免疫反应存在差异。

来源与延伸阅读

  1. Sims Robert et al. Effect of immunosuppression on hESC-derived retina organoids in vitro and in vivo. Stem Cell Research & Therapy. 2025-04-05. doi:10.1186/s13287-025-04271-z. ↗