“小杯子”內細胞的“降生”

　　既然“小杯子”里所有成熟的細胞都來自于共同的“mother細胞”，那么他們的出生是否有順序呢？是否有特定的“大娃”，“二娃”，“三娃”，“四娃”呢？同樣來自于在體實時追蹤實驗，科學家們發現，視杯內成熟細胞的出生確實是遵循一定的先后順序。

　　在介紹各類細胞出生順序之前，先來熟悉一下視網膜內成熟細胞的空間分布。視網膜分布在晶狀體之后。外界光線透過晶狀體進入視網膜，實現外界與內部的聯系。順著光線的方向，依次排列著神經節細胞、無長突細胞、雙極細胞、水平細胞以及感光細胞。

　　視網膜內細胞的空間結構

　　那么他們的出生順序是怎樣的呢？與其空間分布會有怎樣的關系呢？科學家們發現視杯內最先成熟的是視神經節細胞，然后是無長突細胞、水平細胞，感光細胞和雙極細胞在其后產生，最后生成的是Müller細胞。前面提到了，視網膜內細胞的空間分布順著光線的方向從外向內依次是視神經節細胞，雙極細胞以及感光細胞，有趣的是，細胞的產生順序也大致是從外向內的，即視神經節細胞先產生，然后再是感光細胞和雙極細胞。[6]

　　視神經節細胞處于視網膜的最外層，而出生順序確是“大娃”，這可能與其在視網膜傳輸信號中處于中樞地位相關。視網膜感受外界刺激的過程主要是這樣的：外界的光刺激首先由感光細胞接受，然后轉化為電信號傳遞給雙極細胞，再由雙極細胞傳遞給視神經節細胞，在這個過程中，兩類抑制性神經元——水平細胞和無長突細胞參與到對電信號的調控過程。經過傳遞和整合的信息最后由視神經節細胞從視網膜傳出進入大腦。視神經節細胞的優先出生對于視網膜神經環路的構建起指導性作用。這也就不難理解為什么視神經節細胞是視網膜成熟細胞的“大娃”。

　　挖掘“小杯子”發育的秘密

　　“小杯子”的發育一直受到科學家的青睞，不僅僅是因為這其中有很多未知的秘密，更是因為人們想要嘗試去解決一些眼科疾病的難題。在現代社會中，越來越多的視網膜疾病讓科學家們和臨床醫生們開始有了越來越多的合作。就比較常見的視神經壞死來說，科學家和醫生們正在嘗試利用干細胞在體特異性地誘導產生視神經節細胞，從而去補充損壞的視神經，實現對視神經通路的修復。這種方法聽上去很有效，但實際情況卻是不容樂觀的。這其中就有幾大亟待解決的問題:1）如何能夠高效定向誘導產生視神經節細胞，而不產生其他類型的神經元；2）如何能夠實現視神經與視網膜各類神經以及大腦中的神經元的準確聯結；3）如何保證誘導產生的視神經節細胞穩定生存。若能真正解決以上難題，那么失明人重見光明指日可待。

　　所以，神奇的“小杯子”雖然小，還有很多奧秘等著我們去探究、去挖掘。我們期待有一天可以對“小杯子”的發育了如指掌，那么我們就有理由去期待光明隨之而來。

　　（作者：中科院上海生命科學研究院神經科學研究所 徐佰杰 ）

　　參考文獻：

　　[1] Walter J. Gehring (2011) Genome Biol. Evol. 3, 1053–1066

　　[2] Kristen M. Kwan et.al (2012) Development 139, 359-372

　　[3] Stephan Heermann et.al (2015) eLife4:e05216

　　[4] J.C. Chuang et.al (1999) Mech. Dev., 84, 195–198

　　[5] Arturo Alvarez-Buylla et.al (2001) Nature Reviews Neuroscience 2, 287-293

　　[6] Erin A. Bassett et.al (2012)Trends in Neurosciences 35, 9