日本大阪-尽管眼睛相对于身体其余部分较小，但它是人体最复杂的器官之一，很难在实验室进行研究。现在，大阪大学的研究人员已经开发出一种新的方法，可以使用人类诱导的多能干细胞(hiPSC)对眼睛发育和疾病进行建模。在发表于《生物化学杂志》上的一项新研究中，他们展示了如何在发展hiPSC的过程中跟踪眼睛发育过程中的关键蛋白PITX2的表达，能够分离出在眼睛发育，生物学和疾病中起重要作用的某些细胞。

自从十年前被发现以来，hiPSC一直在不需要动物的实验室中被用于复制人类生物学和疾病。它们的简化使用伴随着容易地遗传改变细胞以研究蛋白质功能的可能性。尽管迄今为止，使用hiPSC已经开发了多个器官的几种细胞模型，但是由于其复杂和异质的性质，使用这些细胞很难重建眼睛。

该研究的通讯作者Ryuhei Hayashi说：“与其他器官不同，由于眼睛中存在异质细胞，因此在实验室中更难以重建眼睛。”“我们研究的目的是使用hiPSC开发一种新型的人类细胞眼模型，这将有助于增进我们对这些不同细胞类型如何形成眼睛的理解。”

为了实现他们的目标，研究人员通过使用基因组编辑技术修饰hiPSC来建立报告基因细胞系，这样，只要细胞表达PITX2蛋白，它们就会表达荧光蛋白eGFP。PITX2是一种转录因子蛋白，在包括眼睛在内的多个器官的胚胎发育过程中起着关键作用。在眼睛中，PITX2在所谓的眼周间质(POM)中特异性表达，POM是引起角膜的细胞的集合，以及眼内的肌肉细胞和结缔组织。结果，通过使用转基因细胞，研究人员能够荧光标记POM细胞。

这项研究的主要作者Toru Okubo说：“我们想知道我们的新细胞模型是否能够重现正常眼睛发育的元素和用于表征的分离的POM细胞。”

研究人员首先表明，经过修饰的hiPSCs在进行基因组编辑后仍具有多能性，因此它们仍以与未改变的hiPSCs相同的方式保持了多能干细胞的特性。然后，他们诱导了来自hiPSC的POM细胞的发育，并表明它们形成了所谓的自形成外胚层自主多区(SEAM)，这是由正常眼发育过程中形成的不同眼细胞组成的二维组织。由Hayashi的小组在2016年提出)。以前，没有分离POM细胞的方法，但是这种新一代的基因编辑iPSC使该团队能够从SEAM中选择性分离POM细胞。通过将荧光POM细胞与其他非荧光细胞隔离开，

Hayashi说：“这些惊人的结果表明，人类干细胞可用于研究发育和疾病过程。”“我们的模型可以提供一个新的机会来了解眼睛发育的不同方面是如何发生的。”