據(jù)Rocha-Martins M 2023 年8 月9 日[Nature，2023，620（7974）：615-624.]報(bào)道，葡萄牙古爾班基安科學(xué)研究所和德國(guó)馬克斯-普朗克細(xì)胞生物學(xué)與遺傳學(xué)研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種揭示胚胎構(gòu)建功能性視網(wǎng)膜所需的一些多任務(wù)處理能力的新機(jī)制。這一發(fā)現(xiàn)為了解健康器官是如何形成的做出了重要貢獻(xiàn)，而這對(duì)于了解每年影響800 萬(wàn)新生兒的器官畸形是如何形成的至關(guān)重要。

器官要正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需要精確的細(xì)胞數(shù)量和功能結(jié)構(gòu)，而這些都是在胚胎發(fā)生過(guò)程中建立起來(lái)的。 胚胎是熟練的多面手：它們同時(shí)生長(zhǎng)、獲得形狀和功能結(jié)構(gòu)。

盡管對(duì)胚胎發(fā)育進(jìn)行了大量研究，但研究人員尚未完全掌握胚胎如何在空間和時(shí)間上協(xié)調(diào)所有這些不同的任務(wù)，以確保形成健康的器官。 這是葡萄牙古爾班基安科學(xué)研究所和德國(guó)馬克斯-普朗克細(xì)胞生物學(xué)與遺傳學(xué)研究所Norden C 和Rocha-Martins M領(lǐng)導(dǎo)的這項(xiàng)新研究的核心問(wèn)題。 他們利用最先進(jìn)的技術(shù)探索脊椎動(dòng)物視網(wǎng)膜如何應(yīng)對(duì)大量生長(zhǎng)同時(shí)重塑組織結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)。

斑馬魚胚胎視網(wǎng)膜和人類視網(wǎng)膜類器官——在培養(yǎng)皿中由人類細(xì)胞培育出的類似視網(wǎng)膜的微型結(jié)構(gòu)——被用作模型系統(tǒng)，因?yàn)樗鼈兌季哂歇?dú)特的優(yōu)勢(shì)，體積小、透明度高，可以實(shí)時(shí)觀察組織組裝和生長(zhǎng)情況。先進(jìn)的顯微鏡技術(shù)，如光片顯微鏡和基于深度學(xué)習(xí)的最先進(jìn)的圖像修復(fù)技術(shù)，為了解相關(guān)的細(xì)胞行為提供了前所未有的新見解。

研究人員觀察到整個(gè)神經(jīng)元群體——感光細(xì)胞——會(huì)暫時(shí)遷離它們所在的組織區(qū)域，并必須履行其功能。 這種主動(dòng)移動(dòng)為進(jìn)入的祖細(xì)胞創(chuàng)造了空間，祖細(xì)胞在這一區(qū)域分裂，從而產(chǎn)生更多的細(xì)胞，這些細(xì)胞日后將為視網(wǎng)膜做出貢獻(xiàn)。 感光細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)受阻會(huì)導(dǎo)致充血，迫使祖細(xì)胞在錯(cuò)誤的地方分裂，進(jìn)而導(dǎo)致組織畸形。 因此，通過(guò)短暫的遷移出去，神經(jīng)元可以避免與祖細(xì)胞發(fā)生干擾，從而確保器官的和諧發(fā)育。

這種遷移現(xiàn)象，即神經(jīng)元遷移走后又遷移回來(lái)，最后回到它們開始的地方。 與之前的觀點(diǎn)不同，神經(jīng)元遷移不僅能將它們遷移到正確的位置，還能在器官發(fā)育的協(xié)調(diào)過(guò)程中發(fā)揮直接作用。該研究超出了視網(wǎng)膜發(fā)育領(lǐng)域。同時(shí)生長(zhǎng)和獲得功能結(jié)構(gòu)是大多數(shù)發(fā)育中器官的標(biāo)志；這些新發(fā)現(xiàn)為研究其他發(fā)育中器官是否采用類似策略提供了可能。