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Kai Yao, Suo Qiu等人在《Nature》期刊上发表了他们的研究，该研究由来自美国纽约西奈山伊坎医学院眼科、神经科学和发育与再生生物学系以及耶鲁大学医学院眼科与视觉科学系等多个机构的研究团队合作完成。这项研究于2018年8月发表。

本研究的学术背景在于视网膜再生医学领域。在冷血脊椎动物如斑马鱼中，穆勒胶质细胞（Müller glial cells, MGCs）具有强大的自我修复机制，可以增殖并补充受损的视网膜神经元。然而，在哺乳动物中，MGCs缺乏这种再生能力，因为它们不会自发地重新进入细胞周期生成干细胞/祖细胞并分化为视网膜神经元。尽管视网膜损伤可以刺激MGCs增殖并伴随有限的神经发生，但这种损伤本身会大量杀死视网膜神经元，显然不利于再生。因此，研究者们旨在探索是否可以通过基因转移技术在无视网膜损伤的情况下，利用MGCs生成新的视杆细胞（rod photoreceptors），从而恢复视力。

本研究详细的工作流程包括以下几个步骤：

首先，研究者们采用了两步重编程方法。第一步，通过shh10-GFAP介导的β-catenin基因转移到小鼠视网膜中的MGCs，刺激这些细胞重新进入细胞周期。第二步，在两周后进行第二次注射，通过shh10-GFAP介导的OTX2、CRX和NRL三种转录因子的基因转移，将细胞周期重新激活的MGCs重编程为视杆细胞。为了标记所有被转导的MGCs，第一次注射还包括shh10-RHODOPSIN-tdTomato。

接下来，研究者们检查了MGCs是否能经历连续几轮细胞分裂。使用EDU/BRDU双标记实验，结果表明绝大多数MGCs仅经历一次细胞分裂。然后，研究者们观察了MGCs在第二次注射后的视杆细胞分化过程，并将其分为初始、中间和终末阶段。最终，他们量化了视杆细胞分化的时间进程，并通过免疫组化和共聚焦显微镜检查了MG衍生视杆细胞是否表达了一系列重要的视杆基因。

此外，研究者们还进行了透射电子显微镜分析，以验证MG衍生视杆细胞是否正确形成了视杆外段（ROS）、视杆内段（RIS）、连接纤毛（CC）和经典三联突触结构。最后，为了评估新生成的视杆光感受器的功能，研究者们在gnat1rd17:gnat2cpfl3双突变小鼠模型中进行了视网膜神经节细胞（RGCs）记录和视觉诱发电位（VEPs）测试。

本研究的主要结果如下：

首先，研究者们发现经过β-catenin基因转移后，绝大多数MGCs仅经历一次细胞分裂。接着，他们观察到MGCs在第二次注射后的视杆细胞分化过程，分为初始、中间和终末阶段。具体来说，一星期后大多数rhodopsin-tdTomato+细胞处于初始阶段（73.5%），少数处于中间（20.6%）和终末阶段（5.9%）。两周后，大多数rhodopsin-tdTomato+细胞处于终末阶段（74.8%）。四周后，几乎所有rhodopsin-tdTomato+细胞都处于终末阶段（97.4%）。

其次，研究者们通过免疫组化和共聚焦显微镜检查发现，MG衍生视杆细胞表达了多种重要的视杆基因（如视紫红质、GNAT1/视杆α-转导素、Peripherin-2、Recoverin和Ribeye），这些基因在细胞结构形成和维持以及光传导过程中起着重要作用。透射电子显微镜分析进一步证实，MG衍生视杆细胞正确形成了视杆外段、视杆内段、连接纤毛和经典三联突触结构，形态上与天然视杆细胞相似。

最后，研究者们在gnat1rd17:gnat2cpfl3双突变小鼠模型中进行了功能评估。结果显示，MG衍生视杆细胞能够整合到视网膜回路中，并在视觉通路上从视网膜到初级视觉皮层恢复视觉反应。全细胞电压钳记录显示，MG衍生视杆细胞表现出预期的L型钙电流。RGC记录表明，约一半的RGCs对光刺激有反应，其放电率比紫外线光更敏感，符合视杆细胞介导的反应。VEP测试进一步证实，治疗组小鼠的初级视觉皮层中存在显著的光反应。

本研究的结论是，无需视网膜损伤，MGCs可以在体内被重编程生成新的视杆光感受器，这些细胞能够整合到视网膜回路中，并在哺乳动物中恢复视力。这项研究的科学价值在于提供了视网膜再生的新策略，应用价值在于为先天性失明等视网膜疾病的治疗提供了潜在的新方法。

本研究的亮点包括：首次成功实现了在无视网膜损伤情况下，通过基因转移技术在哺乳动物视网膜中生成功能性视杆细胞；开发了一种两步重编程方法，结合了β-catenin和OTX2、CRX、NRL三种转录因子的基因转移；通过多种先进实验技术（如免疫组化、共聚焦显微镜、透射电子显微镜和电生理记录）全面验证了MG衍生视杆细胞的功能和结构特性。

此外，本研究还展示了MG衍生视杆细胞在不同光照条件下的适应能力和突触传递功能，为进一步研究视网膜再生机制提供了重要参考。