幹細胞治療再突破！全盲小鼠實現長期復明！

利用幹細胞治療失明一直是許多科學家在努力的一個方向，而來自巴克衰老研究所（Buck Institute for Research on Aging）的Deepak Lamba教授則一直在思考一個問題，為什麼用幹細胞移植治療失明得到的結果總是不能持久？他昨天發表在《細胞》雜誌子刊《幹細胞》上的研究解釋了這個問題，同時他們還顯著增長了失明小鼠的復明時間，達到了9個月之久[1]！

Deepak Lamba教授

光感受器是視網膜中的特殊神經元，它們在受到光刺激時，能夠向大腦發出電信號，進行傳導。對於患有眼部疾病的人來說，光感受器受損是他們視力下降直至失明的原因，而人胚胎幹細胞的高度分化能力則可以成為光感受器的「潛在來源。」

兩種光感受器在電鏡下的圖像：Rods-視桿細胞，Cones-視錐細胞

在幾年前的研究中，Lamba教授發現，用幹細胞分化而來的光感受器可以在小鼠中發揮作用，但是他們同時發現，這種效果只能持續幾周的時間[2]。為什麼會這樣呢？大家的意見主要分為兩種，要麼是因為這些移植的細胞逐漸失去活性了，要麼是因為它們遭遇了免疫系統的「排斥」，但是眼睛和大腦一直是被認為擁有「免疫特權」的部位，也就是說它們可以「容忍」外來的移植物，不會發生強烈的排異反應。

Lamba教授更傾向於後者，於是他開始著手去證實這一猜想，並且希望能找到解決問題的方法。Lamba教授回顧以前的類似研究發現，注射到視網膜下腔的細胞都「活的好好的」，但是它們成功分化再與視網膜發生「有效整合」的效率並不高，尤其是在「感光層」，這也就使得它們不能發揮功能[3]。

幹細胞療法注射的兩種位置，上方為玻璃體注射，下方為視網膜下腔注射

在此基礎上，Lamba教授猜測是視網膜下腔的「免疫特權」沒有「延伸」到視網膜神經的位置，因此免疫排斥還是會發生的。為了驗證這一想法，研究人員選用了IL2rγ缺陷小鼠，IL2rγ是一種免疫缺陷，這些小鼠的X染色體白細胞介素2受體γ鏈（IL2rγ）存在一個突變，這個突變讓小鼠的淋巴細胞減少了10倍，免疫功能受損，對人源細胞和組織幾乎沒有排斥反應。

文章的第一作者，Lamba教授實驗室的博士後研究員Jie Zhu說，IL2rγ缺陷小鼠是進行此類研究的「好模型」，它們和其他健康的小鼠沒有分別，同時免疫缺陷的特性也允許研究人員進行「細胞整合排斥反應」的研究。對IL2rγ缺陷小鼠進行的實驗顯示，沒有排斥現象，人的胚胎幹細胞分化出的視網膜細胞成功整合入視網膜的數量增加了10倍！

Jie Zhu 博士，是個漂亮的華人妹子~

在對健康小鼠進行了驗證後，研究人員又用先天失明的小鼠做了實驗，這些小鼠攜帶CRX突變，同時研究人員也對它們進行了IL2rγ基因敲除，完成改造後，研究人員給它們注射了人源胚胎幹細胞，觀察幹細胞的整合情況，然後對這些小鼠進行了長期的觀察和檢測。結果顯示，小鼠的瞳孔對光刺激有了正常的收縮反應，視物正常；大腦中的視覺反應中心也接收到了來自眼睛的信號，小鼠恢復了正常視力！且不同於過去短暫的恢復，這次移植後，小鼠的視力均保持了9個月到1年的時間！

註：實驗小鼠接受光刺激時瞳孔收縮情況

橫向從左至右分別為IL2rγ基因敲除小鼠、攜帶Crx且IL2rγ敲除小鼠、攜帶Crx突變小鼠和攜帶Crx且IL2rγ敲除小鼠，豎向上為接受光刺激前，下為接受光刺激後

對於這個結果，Lamba認為，這提示了這個領域中的研究人員，雖然一直以來大家認為眼睛是擁有「免疫特權」的器官，用幹細胞移植治療失明可以避免免疫排斥的問題，但「經此一文」，在以後的研究和治療中，抑制免疫排斥也要納入考慮範圍了，否則治療可能很難達到長期的效果。

Lamba教授的團隊一直致力於人類幹細胞的臨床應用，尤其是在恢復退化性眼部疾病患者的視力方面 。Jie Zhu博士說：「這次的研究給我們最大的啟發在於，或許使用針對IL2rγ的特異性抗體就可以在最大程度保護全身免疫功能的前提下，避免幹細胞移植帶來的排斥反應，使得分化後形成的光感受器更好地和視網膜」整合「，發揮功能。當然，我們還可以發掘有潛力的能夠抑制IL2rγ活性的小分子或是重組蛋白，這是我們以後的工作目標，我們希望能早日將它應用於臨床。」

參考文獻：

[1]Immunosuppression via Loss of IL2rγ Enhances Long-Term Functional Integration of hESC-Derived Photoreceptors in the Mouse Retina

[2] Lamba, D.A., Gust, J., and Reh, T.A. (2009). Transplantation of human embryonicstem cell-derived photoreceptors restores some visual function in Crxdeficientmice. Cell Stem Cell 4, 73–79.

[3] Hambright, D., Park, K.Y., Brooks, M., McKay, R., Swaroop, A., and Nasonkin,I.O. (2012). Long-term survival and differentiation of retinal neurons derivedfrom human embryonic stem cell lines in un-immunosuppressed mouse retina.Mol. Vis. 18, 920–936.