起初，讓細胞“哭泣”需要很長時間——長達一天。但是，隨著經驗的積累和一點點的誘導，研究人員最終使它們在半小時內就“哭泣”了。
據 3 月 16 日Cell Stem Cell雜誌報道，這些“淚流滿面”的培養物是首批淚腺“類器官”——旨在模擬微型器官的三維細胞集合。產生淚液的腺體類器官可用於研究並最終治療導致乾眼症的疾病，包括一種稱為乾燥綜合徵的自身免疫性疾病。
“這非常有前景，”印度海得拉巴大學的眼科病理學家吉塔·維穆甘蒂說。
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除了在表達情感方面的作用外，眼淚還有助於潤滑和保護眼睛。乾眼症可能引起疼痛、炎症和易於感染。
為了研究淚液生成，荷蘭烏得勒支大學醫學中心的發育生物學家漢斯·克萊弗實驗室開發了一種將淚腺細胞培養成類器官的方法。該小組已經找到了培養各種類器官的方法，包括微型肝臟、宮頸癌和蛇毒腺。
湧出
馬薩諸塞州眼耳醫院的達琳·達特研究淚液生成，她說，淚腺，也稱為淚器，是特別難以研究的。腺體位於每個眼球上方，在眼睛的骨性眶後，使得活組織檢查變得困難。她說，即使研究人員能夠獲得樣本，樣本也通常很小。
克萊弗斯實驗室利用他們的專業知識，研究出了小鼠和人淚腺細胞的培養條件。為了刺激淚液生成，他們隨後將他們的類器官暴露於幾種化學物質，包括神經遞質去甲腎上腺素，這種神經遞質在神經細胞和腺體之間傳遞資訊。
由於類器官缺乏導管，因此“淚液”的產生會導致它們腫脹。“如果有小導管，就會有液滴，”克萊弗斯說。當研究小組將類器官移植到小鼠體內時，這些集合體成熟並形成了含有淚液中發現的蛋白質的導管樣結構。
該團隊希望這些細胞可以用於研究淚腺，並篩選影響淚腺發育的藥物。克萊弗斯和他的同事已經使用 CRISPR 基因組編輯技術研究了淚腺發育，並發現一種名為Pax6的基因在引導細胞呈現淚腺特性方面很重要。Pax6是已知的眼睛發育調節因子：在果蠅的腿上表達果蠅版本的Pax6會導致那裡長出一隻眼睛。
克萊弗斯實驗室現在正與荷蘭博物學家和電視節目主持人弗裡克·馮克合作，研究鱷魚體內類似於淚腺的結構。該團隊希望利用類器官研究真正的“鱷魚的眼淚”，爬行動物用它來排洩鹽分。
移植潛力
源自人體細胞的類器官最終也可能為移植提供材料，以替代患病或受損的淚腺。克萊弗斯小組及其合作者已經開發出唾液腺類器官，將於今年夏天開始在患有口乾症的人身上進行臨床試驗，口乾症是一種會導致蛀牙以及咀嚼和味覺困難的疾病。
達特說，這些唾液腺試驗可以作為測試平臺，以研究可以適用於未來淚腺移植的方法。與此同時，她說，克萊弗斯團隊在表徵淚腺方面所做的工作——包括建立結構及其類器官的詳細單細胞圖譜——已經表明，腺體的異質性比以前認為的更高，可能會讓研究人員重新解釋舊資料。“這對許多研究都有影響。”
本文經許可轉載，首次發表於Nature網站，日期為 2021 年 3 月 16 日。