胚胎中的感光細胞短暫遷離促進視網(wǎng)膜健康發(fā)育

據(jù)Rocha-Martins M 2023 年8 月9 日[Nature，2023，620（7974）：615-624.]報道，葡萄牙古爾班基安科學研究所和德國馬克斯-普朗克細胞生物學與遺傳學研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種揭示胚胎構(gòu)建功能性視網(wǎng)膜所需的一些多任務處理能力的新機制。這一發(fā)現(xiàn)為了解健康器官是如何形成的做出了重要貢獻，而這對于了解每年影響800 萬新生兒的器官畸形是如何形成的至關(guān)重要。

器官要正常運轉(zhuǎn)，需要精確的細胞數(shù)量和功能結(jié)構(gòu)，而這些都是在胚胎發(fā)生過程中建立起來的。 胚胎是熟練的多面手：它們同時生長、獲得形狀和功能結(jié)構(gòu)。

盡管對胚胎發(fā)育進行了大量研究，但研究人員尚未完全掌握胚胎如何在空間和時間上協(xié)調(diào)所有這些不同的任務，以確保形成健康的器官。 這是葡萄牙古爾班基安科學研究所和德國馬克斯-普朗克細胞生物學與遺傳學研究所Norden C 和Rocha-Martins M領(lǐng)導的這項新研究的核心問題。 他們利用最先進的技術(shù)探索脊椎動物視網(wǎng)膜如何應對大量生長同時重塑組織結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)。

斑馬魚胚胎視網(wǎng)膜和人類視網(wǎng)膜類器官——在培養(yǎng)皿中由人類細胞培育出的類似視網(wǎng)膜的微型結(jié)構(gòu)——被用作模型系統(tǒng)，因為它們都具有獨特的優(yōu)勢，體積小、透明度高，可以實時觀察組織組裝和生長情況。先進的顯微鏡技術(shù)，如光片顯微鏡和基于深度學習的最先進的圖像修復技術(shù)，為了解相關(guān)的細胞行為提供了前所未有的新見解。

研究人員觀察到整個神經(jīng)元群體——感光細胞——會暫時遷離它們所在的組織區(qū)域，并必須履行其功能。 這種主動移動為進入的祖細胞創(chuàng)造了空間，祖細胞在這一區(qū)域分裂，從而產(chǎn)生更多的細胞，這些細胞日后將為視網(wǎng)膜做出貢獻。 感光細胞的運動受阻會導致充血，迫使祖細胞在錯誤的地方分裂，進而導致組織畸形。 因此，通過短暫的遷移出去，神經(jīng)元可以避免與祖細胞發(fā)生干擾，從而確保器官的和諧發(fā)育。

這種遷移現(xiàn)象，即神經(jīng)元遷移走后又遷移回來，最后回到它們開始的地方。 與之前的觀點不同，神經(jīng)元遷移不僅能將它們遷移到正確的位置，還能在器官發(fā)育的協(xié)調(diào)過程中發(fā)揮直接作用。該研究超出了視網(wǎng)膜發(fā)育領(lǐng)域。同時生長和獲得功能結(jié)構(gòu)是大多數(shù)發(fā)育中器官的標志；這些新發(fā)現(xiàn)為研究其他發(fā)育中器官是否采用類似策略提供了可能。