視網(wǎng)膜色素變性（Retinitis pigmentosa，RP）和視網(wǎng)膜營養(yǎng)不良是一類由視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞退化導(dǎo)致的遺傳性疾病，可造成進(jìn)行性視力喪失。盡管基因研究取得了進(jìn)展，但有效治療方法仍然有限，這使得創(chuàng)新研究模型的開發(fā)變得至關(guān)重要。類器官和Multi Channel Systems公司的網(wǎng)狀微電極陣列Mesh MEA（MEA，也稱多通道微電極陣列）技術(shù)已成為研究這些疾病的有力工具，為視網(wǎng)膜功能研究和潛在治療策略提供了新見解。

類器官：視網(wǎng)膜疾病模型的突破性進(jìn)展

由人多能干細(xì)胞（hPSC）衍生的視網(wǎng)膜類器官可模擬人類視網(wǎng)膜的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能，形成與之相似的三維形態(tài)的生理相關(guān)模型。這些自組織結(jié)構(gòu)包含光感受器細(xì)胞、視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞（RGC）和雙極細(xì)胞等關(guān)鍵視網(wǎng)膜細(xì)胞類型，是研究RP及其他視網(wǎng)膜營養(yǎng)不良發(fā)病機(jī)制的理想模型。

通過使用患者來源的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC），研究人員能構(gòu)建攜帶RP致病基因突變的患者特異性視網(wǎng)膜類器官。該方法可用于研究疾病進(jìn)展、識(shí)別早期疾病相關(guān)的生物標(biāo)志物，并以個(gè)體化方式測(cè)試基因編輯或藥物干預(yù)效果。

Mesh MEA：窺探視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞功能的窗口

雖然視網(wǎng)膜類器官能復(fù)現(xiàn)視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)，但評(píng)估其功能活性對(duì)于理解相關(guān)疾病的病理機(jī)制和治療效果至關(guān)重要。視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞是視網(wǎng)膜中電活動(dòng)最活躍的細(xì)胞，但因其位于類器官的中心區(qū)域，傳統(tǒng)MEA技術(shù)難以記錄其信號(hào)。Multi Channel Systems公司的Mesh MEA為此提供了創(chuàng)新性的解決方案，可有效測(cè)量位于類器官中心視網(wǎng)膜細(xì)胞的電生理活動(dòng)。

Mesh MEA采用柔性聚酰亞胺網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)處分布60個(gè)電極。當(dāng)視網(wǎng)膜類器官被置于網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上時(shí)，細(xì)胞會(huì)遷移穿透網(wǎng)格，使類器官圍繞網(wǎng)格生長發(fā)育，從而使電極能夠記錄位于類器官中央的RGC信號(hào)。這項(xiàng)新技術(shù)能更有效地測(cè)量細(xì)胞自發(fā)的電活動(dòng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的連接性及光刺激響應(yīng)。

通過將Mesh MEA與視網(wǎng)膜類器官整合，研究人員能夠：

• 表征患者來源類器官的疾病特異性功能缺陷
• 測(cè)試藥物化合物對(duì)視網(wǎng)膜活性的影響
• 通過監(jiān)測(cè)靶向干預(yù)后的電生理信號(hào)改善情況來評(píng)估基因治療效果

推進(jìn)治療策略

類器官技術(shù)與Mesh MEA記錄的結(jié)合為藥物研發(fā)和精準(zhǔn)醫(yī)療提供了強(qiáng)大平臺(tái)。例如，林茨約翰內(nèi)斯開普勒大學(xué)細(xì)胞與分子眼科學(xué)研究小組利用我們的Mesh MEA，研究了RP相關(guān)基因（PRPF31）對(duì)RGC發(fā)育和存活的影響。初步數(shù)據(jù)表明，視網(wǎng)膜類器官在Mesh MEA上的存活率較普通MEA相比有較明顯的提升，可實(shí)現(xiàn)RGC電活動(dòng)長達(dá)數(shù)天甚至數(shù)周的持續(xù)記錄。

在體外培養(yǎng)50天的視網(wǎng)膜類器官接種于經(jīng)GFR Matrigel（生長因子人工基質(zhì)）包被處理的MEA200/30iR-3D微電極陣列15天后，視網(wǎng)膜類器官結(jié)構(gòu)完整性喪失，并在MEA表面鋪展開來。（圖像由林茨約翰內(nèi)斯開普勒大學(xué)提供）。

在體外培養(yǎng)50天的視網(wǎng)膜類器官接種于經(jīng)GFR Matrigel（生長因子人工基質(zhì)）包被處理的MEA200/30iR-2D微電極電極陣列，2天后，視網(wǎng)膜類器官呈現(xiàn)單細(xì)胞鋒電位活動(dòng)（spikes）及局部場(chǎng)電位LFP（圖像由奧地利林茨約翰內(nèi)斯開普勒大學(xué)提供）。

與在經(jīng)GFR Matrigel包被處理的2D MEA上培養(yǎng)10天的D50視網(wǎng)膜類器官相比，人工收集30天視神經(jīng)囊泡在Mesh MEA上培養(yǎng)10天后仍保持其結(jié)構(gòu)的完整性，并發(fā)育為第1階段視網(wǎng)膜類器官（圖像由奧地利林茨約翰內(nèi)斯開普勒大學(xué)提供）。

Mesh MEA上的視網(wǎng)膜類器官記錄得到的鋒電位和場(chǎng)電位結(jié)果圖（圖像由奧地利林茨約翰內(nèi)斯開普勒大學(xué)提供）。

對(duì)PRPF31等基因變異在視網(wǎng)膜色素變性(RP)發(fā)病機(jī)制中作用的深入理解，最終將有助于開發(fā)更有效的治療方案并實(shí)現(xiàn)早期診斷。

隨著技術(shù)進(jìn)步，類器官與MEA技術(shù)的協(xié)同效應(yīng)有望加速RP和視網(wǎng)膜營養(yǎng)不良靶向療法的研發(fā)進(jìn)程，為這些目前無法治愈的疾病帶來潛在治愈可能。
 
結(jié)論
視網(wǎng)膜類器官與Mesh MEA技術(shù)的整合為退行性視網(wǎng)膜疾病的認(rèn)知和治療帶來了革命性突破。通過實(shí)現(xiàn)患者特異性疾病建模、功能分析和藥物篩選，這些工具正為創(chuàng)新治療策略鋪平道路，有望為RP及其他視網(wǎng)膜營養(yǎng)不良患者恢復(fù)視力。