培养皿中的真实视网膜

人类视网膜包含数以亿计的细胞，它们以非常特殊的方式组织，与眼睛中的其他细胞和结构有着密切的三维关系。这种复杂性使得研究视网膜和视网膜疾病成为过去的主要挑战。但现在，来自斯图加特弗劳恩霍夫研究所的克里斯托弗·普罗布斯特和图宾根神经解剖学研究所的凯文·阿奇伯格认为他们已经破解了它。他们开发了一种微流体三维系统，关键的是，它还包含了存在于眼睛后部的视网膜色素上皮层。其结果是培养皿中的迷你视网膜“类器官”更接近真实的视网膜。Kevin Achberger先…

Kevin -在过去，人们主要是用动物做实验，有很多伦理上的问题，这并不能真正反映人类的生物学;这就是为什么我们需要新的人体模型，而唯一的方法就是使用体外实验。对于细胞培养，一个非常惊人的模型是“类器官”——可以从干细胞中提取的组织;在视网膜中，它们是所谓的“视网膜类器官”，这是一种美丽的预制组织，可用于分析药物和疾病。

克里斯:但是它们能真实地代表视网膜的样子吗?因为视网膜的结构非常复杂:它有很多层!

凯文:是的，这就是这些类器官的神奇之处:它们真的可以分层构造。它们可以形成感光细胞。我们在实验中发现，它们甚至对光敏感:你光照它们，它们就会做出反应。

克里斯-那么，克里斯托弗，如果我们已经能制造出这些类器官，还剩下什么要做呢?你在这里做了什么附加价值的工作?

克里斯多夫:所以这里的附加价值是我们在聚合物基芯片中添加了另一种细胞类型——有通道，你可以在那里冲洗细胞——并培养它们——让它们存活。通过结合这些类器官和进一步的细胞类型，我们得到了更好的功能，这在传统的类器官模型中是不可能实现的。

Chris -那你能带来的额外的细胞类型是什么?

克里斯托弗:这些是所谓的“视网膜色素上皮细胞”，它们与这些感光细胞——光感受器——相互作用，使它们保持活力，并真正在两者之间发挥这些功能。

克里斯:因为在动物的真实视网膜中，甚至在人类的视网膜中，视网膜色素上皮层会在眼睛的后面，而光感受器——视杆细胞和视锥细胞——会靠近它，不是吗?这两者之间有一个重要的对话因为视网膜色素上皮保持视网膜健康它循环利用各种成分并清理碎片?

克里斯托弗:没错。

Chris -那为什么之前在器皿中重建视网膜的尝试中没有包括这个呢?

凯文-也许我可以进来?所以问题是，在正常的视网膜类器官中，色素上皮细胞是存在的，但是它们并没有进入自然的相互作用状态，所以它们没有在正确的位置上仅仅是由于培养方法本身。我们所做的就是把它们放置在芯片上的器官结构中，这样它们就可以彼此面对，相互作用。

当你这样做的时候，你在培养皿中培养的视网膜的功能有什么不同?

Christopher -所以，基本上，我们看到光感受器向RPE(视网膜色素上皮)层生长，它位于类器官芯片系统的底部;真正令人惊讶的是，你只看到在类器官面向这些视网膜色素上皮细胞的一边而不是另一边。我们已经看到光感受器被RPE所吸引，我们也可以看到，非常令人惊讶的是，光感受器部分被视网膜色素上皮细胞所吸收。

克里斯:那么，凯文，这是否意味着我们实际上已经得到了更忠实地再现你现在在生活中看到的东西?

凯文-是的，我想是的;因为我们对视网膜生物学的一些方面还不太了解。克里斯提到的部分光感受器的吞噬作用，这是一个非常重要的过程，这也是我们未来的目标之一详细研究这个过程是如何进行的。

克里斯:很明显，这提供了一个非常有力的机会，人们不仅可以研究健康，还可以研究疾病，可以说，了解如何治愈疾病首先要了解疾病发生的原因。你能把这个模型弄得不舒服吗?

凯文-没错，我们可以做到，这也是我们下一步要做的。这个模型的美妙之处在于，这些类器官几乎可以从每个人身上产生，无论是健康的人还是患病的人。所以下一步就是从患有视网膜色素变性的人身上提取细胞看看我们的模型有什么不同。这可能会帮助我们找出这些病人到底发生了什么。

克里斯-大概是克里斯，这意味着你可以加快药物开发的进程?

克里斯托弗:没错。这是器官芯片技术最大的可能性之一，我们把这些模型缩小到非常小的规模，并把人体细胞和人体组织整合进去。这可能会影响我们如何更好地将临床前研究的数据转移到临床，也会加快药物开发的过程，并看到我们过去在标准动物模型中看到的可能会丢失的东西。

很明显，预防疾病是首要任务之一。这样做可能比让别人生病然后再修复要容易得多。但有相当多的人患有视网膜疾病，他们已经有了明显的病理;凯文，一种治疗策略是把新细胞植入病变的视网膜这样它们就能修复并取代失去的细胞。你能用你的模型调查一下这是否可行吗?

凯文:原则上是的。我的意思是，不仅有细胞替代疗法，还有基因替代疗法。所以这个模型本身是非常通用的可以应用于任何类型的临床问题。