视网膜退行性疾病给医学科学带来了重大挑战,因为哺乳动物的眼睛缺乏再生丢失神经元的固有能力。相比之下,像斑马鱼这样的冷血脊椎动物可以修复视网膜损伤,因为它们的 Müller 神经胶质细胞(MG)——一种胶质细胞——可以被重编程为视网膜祖细胞(MGPCs)。这些祖细胞随后会增殖并分化为新的神经元。然而,在哺乳动物中,Müller 神经胶质细胞通常无法经历这种转变,而是在受伤后进入休眠状态。

研究人员已经确定了这种再生失败的特定机制:转录因子 Prox1 的存在。虽然 Prox1 对正常发育至关重要,但它在哺乳动物中充当再生的障碍。研究发现,Prox1 在受伤的小鼠视网膜 Müller 神经胶质细胞中积累,但值得注意的是,它并非由胶质细胞自身内源性表达。相反,该蛋白质是通过称为细胞间蛋白质转移的过程从相邻的视网膜神经元获取的。在再生成功的斑马鱼中,这种 Prox1 在 Müller 神经胶质细胞中的积累并未发生。通过阻断这种转移或使用抗 Prox1 抗体来隔离该蛋白质,研究人员能够在小鼠模型中成功诱导 Müller 神经胶质细胞重编程为祖细胞。

显示通过在供体神经元中删除 Prox1 基因来恢复 Müller 神经胶质细胞增殖潜力的科学图表。
研究人员证明,在供体视网膜神经元中删除 Prox1 基因可以恢复 Müller 神经胶质细胞的增殖能力。www.nature.com

该图表说明了从供体神经元中移除 Prox1 如何允许 Müller 神经胶质细胞重新获得其再生潜力。

显示抗 Prox1 抗体隔离细胞外 Prox1 的科学图表。
使用抗 Prox1 抗体隔离该蛋白质成功恢复了 Müller 神经胶质细胞的增殖潜力。www.nature.com

该图表描绘了使用抗体阻断正常情况下阻止哺乳动物视网膜再生的蛋白质转移的过程。

这一发现的意义表明,为治疗如视网膜色素变性等疾病提供了潜在的治疗途径。在疾病的小鼠模型中,研究人员使用腺相关病毒递送抗 Prox1 抗体。这种治疗促进了视网膜神经元的再生,并成功推迟了视力丧失。虽然这项研究确立了 Prox1 是再生过程中的重大障碍,但从小鼠模型到人类临床应用的转变仍然是一个复杂的障碍,因为研究人员强调,此类疗法的成功取决于对视网膜环境的精确管理,以允许新神经元健康地整合到现有电路中。

显示在早期发病 RP 模型小鼠中推迟视力丧失的科学图表。
研究显示,通过病毒基因递送抗 Prox1 抗体可以推迟视网膜色素变性小鼠模型的视力丧失。www.nature.com

此视觉效果支持了该研究结果在治疗退行性视网膜疾病中的治疗应用。