撰文
十一月
年荷兰乌德勒支大学HansClevers研究组构建了泪腺类器官（详见BioArt报道：CellStemCell
会“哭泣”的人类泪腺类器官），为泪腺生物学的研究以及泪腺相关疾病的治疗提供了新的思路。泪腺是眼睛的主要外分泌腺，位于眼眶内、上眼睑后侧，是分泌泪液的腺体。泪腺同时还通过合成乳铁蛋白以及溶菌酶等防御蛋白等保护眼睛。当泪腺功能出现障碍时，会导致干眼症等疾病的发生。在胎儿时期哺乳动物的泪腺细胞具有再生能力，同时组织中存在干细胞和祖细胞。但是到成年时期，泪腺的再生能力逐渐降低，同时对泪腺组织中的干细胞以及祖细胞进行分离非常困难，因此，想要进行泪腺组织的体外扩增，类器官成为了不二选择。
为了解决这一问题，年4月20日，日本大阪大学医学院RyuheiHayashi研究组在Nature上发表了文章Generationof3Dlacrimalglandorganoidsfromhumanpluripotentstemcells，在先前实验室所建立的自形成的、外胚层的、自主的、多区域（Self-formed,ectodermal,autonomous,multi-zone，SEAM）眼类器官的基础上建立三维泪腺类器官，该类器官具有导管和腺泡，在形态、免疫标记特征以及基因表达模式上具有相似之处，移植进入大鼠眼睛后会经历功能成熟、腔体发育以及防御蛋白产生，为泪腺生物学的研究提供了新的工具。
SEAM产生于B7成体诱导多能干细胞，在细胞培养和分化8周之后这些类器官开始出现不同区域（图1），并产生视网膜样细胞、表达α-晶体蛋白的晶状体样细胞以及共表达PAX6和p63的眼表上皮样细胞。这证实SEAM具有眼部发育的相关细胞标记物。在类器官发育到10周之后，出现了腺体细胞。为了对这些细胞进行研究，作者们从SEAM中分离出这些细胞团，并在富含表皮生长因子EGF、角化细胞生长因子KGF、成纤维细胞生长因子FGF10、骨形态发生蛋白BMP7和Y-的培养基中进行3D培养，这些是泪腺腺体发育所需要的关键因素。这一细胞团在4天左右开始萌芽，15天生长出多个分支，39天形成一泪腺类似的三维组织器官（图1）。
图1SEAM眼类器官衍生的泪腺三维类器官
在建立起泪腺类器官后，作者们对泪腺类器官中的细胞特征通过细胞标记物进行了确认。另外通过Swelling实验对类器官中的水通道以及离子通道的功能进行了刻画。进一步的，作者们希望对泪腺类器官中泪腺原基样祖细胞的来源进行检测，以便未来进行体外扩增以及相关机制的研究。作者们通过活体长时程成像，发现最初的细胞克隆可以分为半球形以及扁平型。但是在发育过程中，扁平形状的克隆逐渐占据主导地位。通过对其中特异性表达的基因进行检测，作者们发现在扁平形状的克隆中，粘膜上皮角蛋白、KRT13和角膜上皮祖细胞标志物CDH2和NGFR占主导地位，而YAP信号负向调控泪腺样器官的发育。另外扁平克隆中还高表达对于BARX2蛋白，这是泪腺发育过程中的关键转录因子。使用siRNA敲低BARX2后，三维泪腺类器官中分支显著降低，说明BARX2蛋白对泪腺类器官的发育也是关键的，与体内的研究一致。
进一步的，为了证明所建立的泪腺类器官在治疗等方面应用的潜能，作者们将泪腺类器官移植到大鼠眼睛附近的结缔组织中，他们本身的泪腺已经被移除。在移植后，泪腺类器官逐渐表现出泪腺的腔体结构，形成导管。同时通过细胞标记物分析证明了泪腺类器官中细胞分化过程，酶联免疫吸附实验证明泪腺类器官移植进入体内后会产生泪腺中乳铁蛋白以及溶菌酶等防御蛋白。
图2工作模型
总的来说，作者们的工作通过人诱导多能干细胞产生了泪腺类器官，同时也证明在移植后具体内原位类似的功能和发育过程（图2）。这一进步将有助于泪腺发育的研究以及再生疗法治疗相关疾病，通过也为药物开发和筛选提供了新的平台。
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