“小杯子”內細胞的“降生”

　　既然“小杯子”里所有成熟的細胞都來自于共同的“mother細胞”，那么他們的出生是否有順序呢？是否有特定的“大娃”，“二娃”，“三娃”，“四娃”呢？同樣來自于在體實時追蹤實驗，科學家們發(fā)現(xiàn)，視杯內成熟細胞的出生確實是遵循一定的先后順序。

　　在介紹各類細胞出生順序之前，先來熟悉一下視網膜內成熟細胞的空間分布。視網膜分布在晶狀體之后。外界光線透過晶狀體進入視網膜，實現(xiàn)外界與內部的聯(lián)系。順著光線的方向，依次排列著神經節(jié)細胞、無長突細胞、雙極細胞、水平細胞以及感光細胞。

　　視網膜內細胞的空間結構

　　那么他們的出生順序是怎樣的呢？與其空間分布會有怎樣的關系呢？科學家們發(fā)現(xiàn)視杯內最先成熟的是視神經節(jié)細胞，然后是無長突細胞、水平細胞，感光細胞和雙極細胞在其后產生，最后生成的是Müller細胞。前面提到了，視網膜內細胞的空間分布順著光線的方向從外向內依次是視神經節(jié)細胞，雙極細胞以及感光細胞，有趣的是，細胞的產生順序也大致是從外向內的，即視神經節(jié)細胞先產生，然后再是感光細胞和雙極細胞。[6]

　　視神經節(jié)細胞處于視網膜的最外層，而出生順序確是“大娃”，這可能與其在視網膜傳輸信號中處于中樞地位相關。視網膜感受外界刺激的過程主要是這樣的：外界的光刺激首先由感光細胞接受，然后轉化為電信號傳遞給雙極細胞，再由雙極細胞傳遞給視神經節(jié)細胞，在這個過程中，兩類抑制性神經元——水平細胞和無長突細胞參與到對電信號的調控過程。經過傳遞和整合的信息最后由視神經節(jié)細胞從視網膜傳出進入大腦。視神經節(jié)細胞的優(yōu)先出生對于視網膜神經環(huán)路的構建起指導性作用。這也就不難理解為什么視神經節(jié)細胞是視網膜成熟細胞的“大娃”。

　　挖掘“小杯子”發(fā)育的秘密

　　“小杯子”的發(fā)育一直受到科學家的青睞，不僅僅是因為這其中有很多未知的秘密，更是因為人們想要嘗試去解決一些眼科疾病的難題。在現(xiàn)代社會中，越來越多的視網膜疾病讓科學家們和臨床醫(yī)生們開始有了越來越多的合作。就比較常見的視神經壞死來說，科學家和醫(yī)生們正在嘗試利用干細胞在體特異性地誘導產生視神經節(jié)細胞，從而去補充損壞的視神經，實現(xiàn)對視神經通路的修復。這種方法聽上去很有效，但實際情況卻是不容樂觀的。這其中就有幾大亟待解決的問題:1）如何能夠高效定向誘導產生視神經節(jié)細胞，而不產生其他類型的神經元；2）如何能夠實現(xiàn)視神經與視網膜各類神經以及大腦中的神經元的準確聯(lián)結；3）如何保證誘導產生的視神經節(jié)細胞穩(wěn)定生存。若能真正解決以上難題，那么失明人重見光明指日可待。

　　所以，神奇的“小杯子”雖然小，還有很多奧秘等著我們去探究、去挖掘。我們期待有一天可以對“小杯子”的發(fā)育了如指掌，那么我們就有理由去期待光明隨之而來。

　　（作者：中科院上海生命科學研究院神經科學研究所 徐佰杰 ）

　　參考文獻：

　　[1] Walter J. Gehring (2011) Genome Biol. Evol. 3, 1053–1066

　　[2] Kristen M. Kwan et.al (2012) Development 139, 359-372

　　[3] Stephan Heermann et.al (2015) eLife4:e05216

　　[4] J.C. Chuang et.al (1999) Mech. Dev., 84, 195–198

　　[5] Arturo Alvarez-Buylla et.al (2001) Nature Reviews Neuroscience 2, 287-293

　　[6] Erin A. Bassett et.al (2012)Trends in Neurosciences 35, 9