科學家成功培養出淚腺組織,可望幫助乾眼症患者

作者 | 發布日期 2021 年 04 月 11 日 0:00 | 分類 生物科技 Telegram share ! follow us in feedly


3 月 16 日發表於《細胞:幹細胞》(Cell Stem Cell)研究成功培養出淚腺類器官(organoids),以體外人工培養模仿真實器官的小型 3D 細胞組織結構。這種產生淚液的類器官,能夠在未來幫助治療包含自體免疫疾病薛格連氏症候群(sjogren’s syndrome)等造成乾眼症的疾病。

人類的眼淚除了表現情緒,還能夠幫助眼睛潤滑。眼部乾燥會導致疼痛、發炎並且容易感染。為了研究淚液的產生過程,荷蘭烏得勒支大學醫院(University Medical Center Utrecht)發育生物學家 Hans Clevers 的研究團隊開始進行淚腺類器官培養研究。除了淚腺,研究團隊也已經能夠培養許多不同的類器官,包含小規模的肝臟、子宮頸癌腫瘤及蛇的毒腺。

美國波士頓麻省眼耳醫院(Massachusetts Eye and Ear)研究淚液分泌的 Darlene Dartt 博士表示,淚腺(tear glands/lacrimal glands)研究是十分困難的,因為淚腺位於眼球上方、眼眶骨頭後方的位置,很難採集樣本進行切片研究,通常研究者得到的樣本也非常小。

Clevers 的團隊成功找到合適的培養條件,讓源自於小鼠及人類的淚腺細胞能夠在體外生長。他們更利用包含神經傳導物質正腎上腺素(norepinephrine)在內的各種化合物,刺激類器官產生淚水。一開始研究者需要花上長達一整天的時間,才能夠讓細胞開始產生淚液,但隨著經驗累積與一些條件改善,研究團隊最終成功讓細胞在半小時內「哭」出來。

由於人工培養的類器官腺體缺乏導管,產生淚液會導致組織膨脹。Clevers 表示,如果有組織位置具有小導管結構的話就能夠形成淚滴。研究團隊將類器官植入小鼠體內,組織就會漸漸成熟並形成具有淚液蛋白質的管狀結構。

研究團隊希望透過體外培養的淚腺類器官幫助日後淚腺研究,並透過類器官篩選能夠影響淚腺發育的藥物。目前 Clevers 團隊已經利用 CRISPR 基因編輯工具著手研究淚腺發育,並且發現一個被稱為 Pax6 的基因是引導細胞發育成具有淚腺相關功能細胞的重要基因。Pax6 基因在過去已經被發現與眼部發育相關,在果蠅的腳部表現 Pax6 基因會使該處發育出眼睛構造。

Clevers 團隊正與荷蘭的生物學家兼電視節目主持人 Freek Vonk 合作研究鱷魚身上類似淚腺的構造,希望研究真正的「鱷魚的眼淚」,了解爬蟲類如何透過淚液排出鹽分。

以人類細胞進行人工培養類器官的技術,也可以在未來為組織器官移植材料使用,取代生病或損壞的淚腺。Clevers 團隊目前也正與其他研究者合作培養唾腺類器官,預計在今年夏天能夠進行臨床試驗,希望能夠幫助口腔乾燥症患者,讓他們不再因為口腔乾燥問題而導致齲齒或者飲食困難。唾腺移植試驗結果,將做為日後進行淚腺移植的參考經驗。

與此同時,Clevers 團隊正在進行的淚腺相關研究,包含對淚腺以及淚腺類器官進行細至每個細胞的位置構造分析圖。這些研究結果顯示淚腺中的細胞組成比過去科學家所認為的更不均勻,也讓科學家們能夠以新的認知重新看待過去的研究結果,對許多研究有所影響。

(首圖來源:shutterstock)

延伸閱讀: