小胶质细胞调控Müller glia基础上感光细胞再生的机制研究

Retinal injuries and photoreceptor dystrophies are significant causes of blindness in humans. The zebrafish retina is an ideal model for nervous tissue development and regeneration. In contrast to mammals, any insult that significantly depletes retinal neurons stimulates robust neuronal regeneration and recovery of function. Previous work in our lab shows that lack of microglia delays migration of macrophages from the yolk sac to the retina, and this delay results in microphthalmia, delay in cell cycle withdrawal among retinal progenitors and the absence of neuronal differentiation. However, gaps still remain regarding the role of microglia during photoreceptor regeneration. Our aim is to test the hypothesis that microglia play a neurogenic role in Müller glia-based photoreceptor regeneration. Three sub aims will be undertaken: (1) transgenic fish Tg (pgrna:nfsB::EGFP) will be generate to provide a model for selective depletion of microglia; (2) photoreceptor regeneration will be studied in which microglia have been depleted and (3) novel extracellular signaling molecules will be identified in the early regenerative events. The studies proposed here will contribute to the comprehensive understanding of photoreceptor regeneration in the human retina and will help develop therapies for stem cell-based treatment of retinal injury and disease in humans.

感光细胞功能丧失是人类致盲的重要原因，目前尚无有效治疗。斑马鱼视网膜神经细胞损伤后可以再生，是研究感光细胞损伤的理想模型。前期工作中发现，发育早期缺乏小胶质细胞造成视网膜神经细胞发育延迟。然而，小胶质细胞能否通过神经细胞生成作用调控感光细胞损伤后的再生及其作用机制仍不明确。本项目分为三部分，第一，构建转基因斑马鱼Tg（pgrna: nfsB:: EGFP），特异性稳定清除小胶质细胞；第二，选择性损伤视网膜中央区感光细胞，研究小胶质细胞与细胞凋亡、Müller glia重新进入细胞周期、细胞增殖、感光细胞分化基因表达及细胞再生的关系；第三，对再生早期的基因表达谱进行分析，探索已知信号分子在小胶质细胞调控再生中的新功能。通过上述工作，深入研究小胶质细胞调控Müller glia基础上感光细胞再生的机制，为开发干细胞诱导再生治疗人类感光细胞损伤提供依据。

本项目以斑马鱼为动物模型，主要进行了以下三方面研究工作。第一，视网膜感光细胞损伤-再生及其与行为学的关系。选择性损伤成体斑马鱼视网膜感光细胞，探讨细胞损伤、前体细胞增殖及细胞再生过程中的形态学及其行为学变化。研究结果显示，视网膜感光细胞损伤-再生过程中，成体鱼出现运动能力下降、趋光性减弱等行为学变化；并且，行为学变化在一定程度上与形态学改变相匹配，这为评价视网膜功能提供了一种新的、无创性的方法。第二，成功构建了可特异性、稳定清除少突胶质细胞的转基因斑马鱼模型Tg (mbp:nfsB-egfp)。利用绿色荧光蛋白标记少突胶质细胞，在甲硝唑作用下，少突胶质细胞可以特异性被清除。该转基因斑马鱼模型为活体研究髓鞘损伤与再生的调控机制以及相关药物筛选提供有力的动物模型。第三，研究了纳米氧化铜等纳米材料暴露对斑马鱼胚胎和幼鱼的发育及神经细胞分化的影响。研究结果显示，低浓度纳米氧化铜对斑马鱼胚胎的发育影响轻微，然而，当斑马鱼胚胎暴露在高浓度纳米氧化铜时，出现胚胎发育畸形，产生剂量依赖性的炎反应，并延迟肝脏发育和和神经细胞分化。项目资助期内，累积在SCI收录期刊发表学术论文10篇，获得国家发明专利授权1项，3名研究生获得硕士学位。