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科学家利用人类多能干细胞生成3D泪腺类器官

泪腺是眼睛的主要外分泌腺体。它们位于眼眶内,上眼睑后面,朝向每只眼睛的颞叶侧,分泌泪液作为泪膜的主要成分。泪腺对建立和维持健康的泪膜、保持良好的视力有重要作用。

泪腺功能障碍和泪液分泌减少与一系列病因有关,并且是最常见的自身免疫性疾病之一——斯约克伦综合症的特征,在这种情况下会导致干眼症。胎儿哺乳动物的泪腺细胞具有再生能力。在成人中,泪腺的再生能力似乎很小。科学家们将泪腺确定为旨在使用人多能干细胞进行再生治疗和药物发现的研究靶标。

研究学者们从人类多能干细胞生成了3D泪腺类器官。在本研究中,他们鉴定了具有泪腺原基特征的细胞,这些细胞出现在从人类多能干细胞培养的二维眼样类器官中。含有眼表上皮样细胞的SEAM区3会产生泪腺的前体。他们采用流式细胞仪对从分离的泪腺样簇中获得的细胞进行分析,使用先前确定的抗体组合来识别眼表上皮干细胞。

研究发现,泪腺样细胞簇被纳入SEAM内的眼表上皮干细胞群中,细胞群被鉴定为由hiPS细胞制造的泪腺样类器官的起源。研究人员筛选了泪腺样类器官形成的最佳培养基,即EGF/Y-27632培养基,并在此培养基上形成了泪腺样组织类器官。

当通过细胞分选分离并在规定的条件下生长时,这些细胞形成了一个三维的泪腺样组织器官,具有导管和尖头,通过出芽和分支得以实现。克隆集落分析表明,该类器官起源于多潜能的眼表上皮干细胞。器官体在形态、免疫标记特征和基因表达模式方面与本地泪腺有明显的相似性,当移植到受体大鼠的眼睛附近时,会发生功能成熟,形成管腔并产生泪膜蛋白。

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