实验室模型为黄斑变性患者提供了希望

年龄相关性黄斑变性(AMD)导致中心视力丧失，是50岁及以上成年人失明的最常见原因，影响全球约1.96亿人。目前还无法治愈，但治疗可以减缓发病并保留一些视力。

然而，最近，罗切斯特大学的研究人员在寻求AMD治愈方面取得了重要突破。他们的第一个三维（3D）实验室模型模拟人类视网膜中受黄斑变性影响的部分。

他们的模型结合干细胞衍生视网膜组织和血管网络来自人类患者与生物工程合成材料在一个三维的“矩阵”中。值得注意的是，利用患者来源的3D视网膜组织，研究人员可以研究晚期新生血管性黄斑变性(湿性黄斑变性)的潜在机制，湿性黄斑变性是一种更使人衰弱和致盲的疾病。

研究人员还证明，其人视网膜模型中的湿法疗法相关变化可以针对药物。

“一旦我们在大型样本上验证了这一点，下一个希望将是制定合理的药物疗法，并且可能甚至测试特定药物为个体患者工作的疗效，”大学眼科副教授Ruchira Singh说Flaum Eye Institute。

生物医学工程教授兼材料科学项目主任丹尼尔·伯努瓦的实验室设计了用于基质的合成材料，并帮助对其进行配置细胞干细胞。

辛格说，这些发现应该有助于解决该领域研究人员之间的一场“巨大的”争论，他们一直试图确定:

• 视网膜本身的缺陷是导致这种疾病的原因(如果是的话，是视网膜的哪个部分造成的);或
• 该病是由其他“系统性问题”引起的，例如血液供应问题。

他们的研究强烈指出视网膜缺陷是罪魁祸首，尤其是视网膜色素上皮(RPE)区域的缺陷，这是一种滋养视网膜感光细胞的色素细胞层细胞。

为什么动物模型失败了——3D模型被证明是“必要的”

人眼的两个区域受AMD的影响。它们包括RPE，并且在RPE下方，潜在的支持系统，称为浓度皮卡里氏菌，主要是饲喂外视网膜的毛细血管。

到目前为止，研究人员在很大程度上依赖于啮齿动物模型。但人和啮齿动物视网膜的解剖和生理学是非常不同的。根据SING，必须创造“与RPE的体外人体模型，与RPE集成，以获得受这种疾病影响的整个复合物。”

例如，在先前的研究中，Singh的实验室仅使用单个视网膜细胞型患者衍生的视网膜颜料上皮（RPE）-TO表明，早期和干燥形式的AMD的症状可以模仿培养，并且可以单独引起通过RPE细胞的功能障碍。然而，Choriocapillarislayer的作用仍然是“一个没有人能够在文化中建模的谜团”，“她说。

这就是为什么它是如此重要的开发一个体外和模块化的人体模型,可以整合choriocapillaris与RPE层”让整个复杂,受到这种疾病的影响,使每个细胞类型的属性都可以单独控制,”辛格说。

这就是为什么专门为细胞培养、组织工程和靶向药物输送制造合成水凝胶的伯努瓦实验室如此重要的原因。

Benoit的实验室设计了3D基质，在这个基质中，毛细脉络膜可以安全放置，而且“在整个血管系统中可以正确定位，”Benoit说。“我们还促进了RPE细胞在模型内的粘附。这是一个很小但很重要的贡献。一个三维模型对于描述使用该模型识别和发现的真正令人惊奇的事物至关重要。”

这些调查结果为黄斑变性的原因提供了可能的解决方案。研究人员现在首次展示了RPE细胞中的缺陷足以引起疾病。“你可以拥有完全正常的Choriocapillaris，但如果你的RPE是功能失调它会导致Choriocapillaristo功能障碍，”Singh说。

同样，在人视网膜模型中使用来自湿AMD的患者的血液样本，他们的数据首次也表明，来自患者的血液衍生因子可以独立促进湿AMD的开发和进展。

辛格说，这些合作在以下方面取得了成功:

• 创建RPE/绒毛膜复合体的精确人体模型
• 确实证实RPE和间充质干细胞在芝麻披肩的发展中发挥作用
• 模拟人类模型中黄斑变性的方面
• 了解特定细胞类型和血液源性因子在黄斑变性发展中的作用
• 针对疾病，在病人的细胞模型中使用药物

在视觉科学领域处于世界领先地位

辛格和伯努瓦的最新研究建立在罗切斯特大学作为视觉科学世界领导者的悠久传统的基础上。

例如，在20世纪90年代，威廉·g·阿林医学光学教授大卫·威廉姆斯(David Williams)和他的团队应用了自适应光学技术——最初用在望远镜上是为了更清楚地看到地球的大气层——为单个视网膜细胞成像，一直到人类视网膜上的单个光感受器。威廉姆斯和他的团队的工作对改善视力的程序产生了深远的影响，并在当今世界的Lasik程序中得到应用。

这一遗产吸引了辛格和伯努瓦来到罗彻斯特，但另一个因素也吸引了他们:工程、科学部门和医学中心相距不远，而且有机会一起工作。伯努瓦说，接近是她2010年决定加入生物医学工程系的一个“关键”因素。辛格说，与伯努瓦合作的机会是她七年前决定加入该医疗中心的主要原因之一。

它对其他合作也很有用。大学的视觉科学目前涉及科学、工程和医学的协同作用，包括大脑和认知科学、神经生物学和解剖学、眼科等多个部门，约有100名罗切斯特大学的教职员工。视觉科学中心及其艾瑞亚实验室(ARIA lab)由威廉姆斯指导，与医学中心的弗洛姆眼科研究所(Flaum Eye Institute)密切合作，是这些合作的中心。

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