起初,要花很長時間(最長一天)才能讓它“哭泣”,但是,根據經驗和加上一點刺激,研究人員最終在半小時內就讓它“哭”了出來——3月16日發表于《細胞—幹細胞》的這個“淚流滿面”的培養物,是第一個淚腺類器官(細胞的三維組合,類似微型器官)。産生眼淚的類器官可以用於研究並最終治療引起幹眼症的疾病,包括一種名為乾燥綜合徵的自身免疫性疾病。

“這很有希望。”印度海得拉巴大學眼科病理學家Geeta Vemuganti説。

除了能表達情感外,眼淚還能潤滑和保護眼睛。幹眼症會導致疼痛、發炎,並容易引發感染。

為研究淚腺的産生,荷蘭烏得勒支大學醫學中心發育生物學家Hans Clever的實驗室開發了一種將淚腺細胞培養成類器官的方法。該研究小組已經掌握多種方法培養大量類器官,包括微型肝臟、蛇毒腺等。

然而,淚腺是一項特別的挑戰。美國馬薩諸塞州眼耳醫院研究眼淚産生的Darlene Dartt介紹説,這些腺體位於眼球上方、眼眶骨後面,很難進行活檢,研究人員獲得的樣本通常很小。

Clever團隊利用他們的專業知識,研究出了小鼠和人類淚腺細胞的培養條件。為刺激淚液的産生,他們將這些類器官暴露在幾種化學物質中,包括神經遞質去甲腎上腺素,這種物質負責在神經細胞和腺體之間傳遞資訊。

由於類器官缺乏導管,“眼淚”的産生會導致其膨脹。“如果有一個小管道,就會流下液滴。”Clever説。當研究小組將這些類器官移植到小鼠體內後,這些類器官組合成熟併發育出了含有眼淚蛋白質的管狀結構。

研究小組希望這些細胞可以用於研究淚腺,並篩選出影響淚腺發育的藥物。Clever和同事已經使用CRISPR基因編輯技術研究了淚腺的發育,併發現一種名為Pax6的基因在引導細胞具有淚腺特徵方面發揮了重要作用。Pax6是一種眾所週知的眼睛發育調節因子:在果蠅腿上表達Pax6會導致眼睛在那裏發育。

Clever團隊現在正與荷蘭博物學家、電視節目主持人Freek Vonk合作,研究鱷魚身上類似淚腺的結構。研究小組希望利用這種類器官研究“鱷魚的眼淚”——這種爬行動物用這種液體排泄鹽分。

從人類細胞中提取的類器官最終也可能成為移植材料,以替代患病或受損的淚腺。Clever團隊及其合作者已經開發出唾液腺細胞器,將於今年夏天針對口腔乾燥症開展臨床試驗。口腔乾燥會導致蛀牙,咀嚼和嘗味困難。

Dartt説,這些唾液腺試驗可以作為一個試驗場,研究出適用於未來淚腺移植的方法。同時,她表示,Clever團隊描述淚腺特徵的工作(包括繪製淚腺結構及其類器官的細胞圖)表明,淚腺比以前認為的更具異質性,這可能會讓研究人員重新解釋舊的數據。“這對許多研究都有影響。”她説。 (文樂樂)