感光細胞是眼睛後部視網膜中的光敏細胞，當受到激活時會給大腦發送信號。在包括小鼠和人類在內的哺乳動物中，感光細胞不能夠自我再生。像大多數神經元一樣，一旦發育成熟，它們就不會發生細胞分裂。
科學家們長期以來研究了米勒神經膠質細胞(Müller glia)的再生潛力，這是因為在斑馬魚等其他物種中，它們對損傷作出的反應就是發生細胞分裂，並且能夠轉化為感光細胞和其他的視網膜神經元。因此，斑馬魚在遭受嚴重視網膜損傷後能夠再生視力。不過，在實驗室中，科學家們能夠誘導哺乳動物的米勒神經膠質細胞更多地表現出它們在斑馬魚中的行為。但是，這需要讓這種組織遭受損傷。
在一項新的研究中，來自美國西奈山伊坎醫學院、耶魯大學醫學院、傑克遜實驗室和中國中山大學的研究人員在一個兩階段重編程過程中，成功地能夠在活的小鼠體內，在不讓它的視網膜遭受損傷的情形下對米勒神經膠質細胞進行重編程，讓它們變成感光細胞。相關研究結果發表在2018年8月23日的Nature期刊上，論文標題為“Restoration of vision after de novo genesis of rod photoreceptors in mammalian retinas”。論文通信作者為西奈山伊坎醫學院眼幹細胞項目主任、眼科副教授Bo Chen博士。
在這個兩階段重編程過程的第一階段，Chen的團隊通過注射一個基因到正常小鼠的眼睛中來啟動一種被稱作β-連環蛋白(beta-catenin)的蛋白表達，從而刺激它們的米勒神經膠質細胞發生分裂。幾周後，他們給這些小鼠的眼睛注射了轉錄因子，這會促進這些新分裂的細胞轉化為視杆細胞(一種感光細胞)。
這些研究人員利用顯微鏡可視化追蹤這些新形成的細胞。他們發現這些新形成的視杆細胞看起來在結構上與真正的感光細胞沒有什麼不同。此外，允許視杆細胞與視網膜內的其他類型的神經元進行通信的突觸結構也會形成。為了確定由米勒神經膠質細胞產生的視杆細胞是否發揮功能，他們在先天性失明小鼠中測試了這種重編程方法，其中先天性失明意味著這些小鼠在出生時沒有功能性的視杆細胞。
在接受這種方法治療的先天性失明小鼠中，由米勒神經膠質細胞產生的視杆細胞與正常小鼠中的視杆細胞一樣有效。從功能上來說，他們證實這些新形成的視杆細胞與突觸間的其他類型的視網膜神經元進行通信。此外，從視網膜神經節細胞---將來自感光細胞的信號傳遞給大腦的神經元---中記錄的光反應和對大腦活動的測量結果證實這些新形成的視杆細胞實際上整合到視覺通路(從視網膜到大腦的初級視覺皮層)中。
Chen實驗室正在開展行為研究以便確定這些小鼠是否已恢複了執行諸如水迷宮任務等視覺任務的能力。Chen還計劃研究這種技術是否適用於體外培養的人視網膜組織。(生物穀 Bioon.com)
參考資料：
Kai Yao, Suo Qiu, Yanbin V. Wang et al. Restoration of vision after de novo genesis of rod photoreceptors in mammalian retinas. Nature, 23 August 2018, 560:484–488, doi:10.1038/s41586-018-0425-3.
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