荷蘭烏得勒支研究所（Hubrecht Institute）和烏得勒支大學(xué)醫(yī)學(xué)中心（UMC Utrecht）的科學(xué)家們最近取得了一項(xiàng)重要的突破：利用人類干細(xì)胞，他們?cè)谂囵B(yǎng)皿中培育出了人類淚腺模型，并首次成功地讓這團(tuán)細(xì)胞流出了眼淚。
▲藍(lán)色是細(xì)胞核，紅色標(biāo)記的是產(chǎn)生的眼淚成分（圖片來(lái)源：參考資料[2]；Credit：Marie Bannier-Hélaou?t，Hubrecht Institute）
▲這段快放顯示了4小時(shí)內(nèi)培養(yǎng)皿里的迷你淚腺被弄“哭”而膨脹的樣子（視頻來(lái)源：參考資料[2]；Credit：Marie Bannier-Hélaou?t，Hubrecht Institute）
為什么流眼淚那么重要？淚腺分泌的淚液給角膜提供必要的潤(rùn)滑和營(yíng)養(yǎng)，并具有抗菌成分。事實(shí)上，有很多人正在因?yàn)闇I液分泌不足而忍受痛苦。也許你已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一點(diǎn)癥狀：在長(zhǎng)久使用屏幕后，眼睛發(fā)紅、干澀……更嚴(yán)重的情況下，會(huì)引起角膜受損，甚至有失明的可能。
屏幕、隱形眼鏡、某些眼部的激光手術(shù)，甚至吸煙、空氣污染等，都是造成干眼癥流行的原因。有數(shù)據(jù)顯示，干眼癥的發(fā)病率幾乎已經(jīng)和高血壓一樣，是糖尿病的2倍多。遺憾的是，這種淚腺疾病目前還無(wú)法根治，只能對(duì)癥緩解，例如補(bǔ)充人工淚液。
▲相關(guān)閱讀：每三個(gè)人中就有一例，是時(shí)候重視這種時(shí)代病了（圖片來(lái)源：123RF）
許多醫(yī)藥研發(fā)人員正在為包括干眼癥在內(nèi)的淚腺疾病患者確定新的治療方案。但是，過(guò)去淚腺功能背后的確切生物學(xué)機(jī)制并不清楚，也缺少可靠的研究模型。這也是為什么此次研究帶來(lái)的首個(gè)會(huì)流淚的人類淚腺模型具有重要意義。
“我們希望世界各地的科學(xué)家都可以用這個(gè)模型在來(lái)自患者的類器官上測(cè)試新藥，或擴(kuò)增健康細(xì)胞，從而確定患者的治療手段。”研究人員說(shuō)，“將來(lái)，這些淚腺類器官還可能直接移植到淚腺功能不正常的患者體內(nèi)。”
▲這項(xiàng)研究發(fā)表在Cell Stem Cell雜志（圖片來(lái)源：官網(wǎng)截圖）
領(lǐng)銜這項(xiàng)研究的是世界知名科學(xué)家Hans Clevers教授。他開(kāi)創(chuàng)性地建立了利用干細(xì)胞培育類器官的實(shí)驗(yàn)方法。所謂類器官，是模擬實(shí)際器官功能的微型3D結(jié)構(gòu)。類器官技術(shù)曾在2017年被Nature Methods評(píng)為生命科學(xué)領(lǐng)域年度技術(shù)。Clevers教授過(guò)去的研究已經(jīng)培育出模擬腸道、肝臟、子宮頸癌等的多種類器官。
盡管有很多成功的經(jīng)驗(yàn)，人類淚腺仍然給研究人員帶來(lái)了挑戰(zhàn)，最大的困難是如何讓培育的淚腺細(xì)胞分泌出眼淚。“類器官是用各種刺激生長(zhǎng)的生長(zhǎng)因子培育出來(lái)的，為了讓這些類器官‘哭’出來(lái)，我們不得不調(diào)整配方。”
最終，研究人員成功了！真正的淚腺會(huì)在受到某些刺激后分泌眼淚；類似的，這些培養(yǎng)皿里長(zhǎng)出來(lái)的微型淚腺在受到特定化學(xué)物質(zhì)（如去甲腎上腺素）的刺激后產(chǎn)生淚水。流入類器官內(nèi)部的眼淚讓整團(tuán)細(xì)胞像氣球一樣膨脹起來(lái)，因此通過(guò)它們的大小就可以看出它們有沒(méi)有在“哭”。
▲該研究示意圖（圖片來(lái)源：參考資料[1]）
在這篇論文中，研究人員利用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)分析了人類淚腺的細(xì)胞類型，借助CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)揭示了調(diào)控淚腺細(xì)胞分化所需的主要調(diào)控因子。基于這些信息，他們計(jì)劃繼續(xù)培養(yǎng)出包含更多細(xì)胞類型的完整淚腺，在藥物開(kāi)發(fā)和臨床應(yīng)用中發(fā)揮作用。
有趣的是，這支研究團(tuán)隊(duì)除了進(jìn)一步研究人類的淚腺外，據(jù)介紹他們還在與博物學(xué)家展開(kāi)合作，希望用這項(xiàng)技術(shù)研究“鱷魚(yú)的眼淚”。
參考資料
[1] Marie Bannier-Hélaou?t et al., (2021) Exploring the human lacrimal gland using organoids and single-cell sequencing. Cell Stem Cell Doi: https://doi.org/10.1016/j.stem.2021.02.024
[2] Crying human tear glands grown in the lab. Retrieved Apr. 19, 2021 from https://www.hubrecht.eu/crying-human-tear-glands-grown-in-the-lab/
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