实验室模型为黄斑变性患者提供了希望

年龄相关性黄斑变性(AMD)会导致中心视力丧失，是50岁以上成年人失明的最常见原因，全球约有1.96亿人受其影响。虽然治疗可以延缓发病并保留一定的视力，但目前还无法治愈。

然而，最近，罗切斯特大学的研究人员在寻找AMD治疗方法方面取得了重大突破。他们的第一个三维(3D)实验室模型模仿人类视网膜黄斑变性受影响的部分。

他们的模型结合干细胞视网膜组织和血管网络人类患者与生物工程合成材料在一个三维的“矩阵”中。值得注意的是，使用患者来源的3D视网膜组织使研究人员能够研究涉及晚期新生血管黄斑变性的潜在机制，湿型黄斑变性是更衰弱和致盲的疾病形式。

研究人员还证明，在他们的人类视网膜模型中，与湿性amd相关的变化可以用药物来靶向。

该大学Flaum眼科研究所的眼科副教授Ruchira Singh说:“一旦我们通过大样本验证了这一点，下一个希望就是开发合理的药物疗法，甚至可能测试特定药物对个别患者的疗效。”

Danielle Benoit的实验室，生物医学工程教授和材料科学项目主任，设计了合成材料的矩阵，并帮助配置它，如一篇论文描述细胞干细胞。

辛格说，这些发现应该有助于解决该领域研究人员之间的“巨大”争论，他们一直在试图确定:

• 视网膜本身的缺陷是导致这种疾病的原因(如果是，是视网膜的哪个部分造成的);或
• 这种疾病是由其他“系统性问题”引起的，例如血液供应。

他们的研究强烈指出，视网膜缺陷是罪魁祸首，特别是视网膜色素上皮(RPE)部位的缺陷，RPE是滋养视网膜感光细胞的色素细胞层细胞。

为什么动物模型失败——3D模型被证明是“必要的”

AMD对人眼的两个区域有影响。它们包括RPE，在RPE之下，一个被称为毛绒绒的底层支持系统，主要由供养外视网膜的毛细血管组成。

到目前为止，研究人员主要依赖于啮齿动物模型。但是人类和啮齿类动物的视网膜的解剖和生理是非常不同的。据Singh说，创造“一个与RPE结合的绒毛膜层的体外人体模型，以得到受这种疾病影响的整个复合体是至关重要的。”

例如，在以前的一项研究中，Singh的实验室仅使用了单一的视网膜细胞类型——患者来源的视网膜色素上皮(RPE)——来表明早期和干性AMD的症状可以在培养中模拟，并且可能仅仅是由RPE细胞功能障碍引起的。然而，绒毛膜毛细血管层的作用仍然是“一个没有人能够在文化中模拟的谜”，她说。

这就是为什么它是如此重要的开发一个体外和模块化的人体模型,可以整合choriocapillaris与RPE层”让整个复杂,受到这种疾病的影响,使每个细胞类型的属性都可以单独控制,”辛格说。

这就是为什么Benoit的实验室如此重要，这个实验室专门为细胞培养、组织工程和靶向药物传递创造合成水凝胶。

Benoit说，他的实验室设计了一个3D矩阵，绒毛膜可以安全地放置在其中，也可以“正确地定位于整个血管系统”。“我们还促进了RPE细胞在模型中的粘附。这是一个小的，但重要的贡献。三维模型对于描述使用该模型发现的真正令人惊奇的事物至关重要。”

这些发现为黄斑变性病因的争论提供了一个可能的解决方案。研究人员现在首次表明，仅RPE细胞的缺陷就足以导致这种疾病。“你可以拥有完全正常的毛毛血管，但如果你的RPE功能失调，它将导致毛毛血管功能失调，”Singh说。

同样，在人类视网膜模型中使用湿性AMD患者的血液样本，他们的数据也首次表明，来自患者的血液来源因子可以独立促进湿性AMD的发展和进展。

辛格说，这些合作在以下方面取得了成功:

• 创建RPE/绒毛膜毛囊复合体的精确人体模型
• 证实了RPE和间充质干细胞在绒毛膜毛细血管层的发育中起作用
• 模拟黄斑变性的人体模型
• 了解特定的细胞类型和血液来源的因素在黄斑变性的发展中的作用
• 针对疾病，在病人衍生细胞模型中使用药物

世界视觉科学的领导地位

辛格和伯努瓦的最新研究建立在罗切斯特大学作为世界视觉科学领导者的悠久传统之上。

例如，在20世纪90年代，威廉·g·阿林医学光学教授大卫·威廉姆斯(David Williams)和他的团队应用自适应光学——首次用于望远镜，以便更清楚地看到地球的大气——对单个视网膜细胞成像，直达人类视网膜上的单个光感受器。威廉姆斯和他的团队的工作对改善视力的手术产生了深远的影响，今天在全世界的Lasik手术中都得到了应用。

这一遗产吸引了Singh和Benoit来到罗切斯特，但另一个因素也吸引了他们:工程学、科学系和医学中心相距近——彼此隔着一条大道——还有合作的机会。Benoit说，在她2010年决定加入生物医学工程系的时候，邻近是一个“关键”因素。辛格说，与Benoit合作的机会是她七年前决定加入医疗中心的主要原因之一。

这在建立其他合作方面也很有用。大学的视觉科学现在涉及到科学、工程和医学的协同作用，包括大脑和认知科学、神经生物学和解剖学，以及眼科，约有100名罗切斯特大学的教员。视觉科学中心及其ARIA实验室由Williams领导，与医学中心的Flaum眼科研究所密切合作，是这些合作的中心。