分支神经纤维(红色)在小鼠虹膜上伸展
科学家们现在已经建立了这种眼睛组织的第一张细胞图
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王等
/eLife 2021 如果视觉科学是一部电影，虹膜将是一个配角
它没有视网膜那样引人注目，视网膜是眼睛的感光组织
而且它不像晶状体那样引人注目，随着人们年龄的增长，晶状体会因白内障而变得模糊不清
尽管虹膜——环绕瞳孔的彩色组织——有着艳丽的彩虹色调，但对大多数科学家来说，“它不是眼睛的主要吸引力，”约翰·霍普金斯大学医学院霍华德·休斯医学研究所研究员杰里米·纳坦斯说
事实上，他职业生涯的大部分时间都在研究视网膜的分子生物学
“鸢尾的基本生物学已经有点衰退了，”纳坦斯说
不再是了
他和他的同事王杰和阿米尔·拉特纳现在已经开发出了一种高分辨率的小鼠虹膜地图，可以通过基因的活性来区分单个细胞
Nathans说，三人组的动机是虹膜的美丽，不同动物虹膜结构的多样性，以及它对视觉的重要性
他们在2021年11月16日的《电子生命》杂志上报道说，他的团队鉴定了八种类型的虹膜细胞，并发现了虹膜细胞发育和瞳孔缩小时开启的基因的新信息
研究人员的虹膜细胞图有一天可能有助于识别与虹膜相关的眼睛疾病的相关基因
这项工作还可以指导健康虹膜细胞的工程化，用来替代眼睛其他部位的病变细胞
几股扩张器肌肉(红色)穿过老鼠的虹膜
括约肌细胞(绿色)聚集在瞳孔中(右侧)，瞳孔扩张和收缩以控制进入眼睛的光量
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王等
/eLife 2021 “这是首次对小鼠虹膜组织进行全面深入的研究，”西奈山伊坎医学院的眼科研究员陈博说，他没有参与这项研究
“这是一篇重要的基础性论文
" 虹膜是一层薄薄的组织，人类大约有蓝莓大小，从冰蓝色到深棕色都有
虹膜中心的一个洞，瞳孔，扩大和缩小来控制进入眼睛的光量
在老鼠身上，虹膜包含大约30，000个细胞
Nathans和他的团队检查了成千上万个这样的细胞，在细胞核内寻找哪些基因被激活
这使得研究小组能够根据活性遗传物质和虹膜中细胞的位置来识别不同的细胞类型
测绘工作让Nathans和他的团队大吃一惊:在瞳孔周围形成环的虹膜括约肌有两种细胞类型，在其他细胞之间充当填充物的基质细胞也是如此
纳坦斯说，直到现在，科学家们还不知道这些细胞亚型的存在
科学家制作了一张新的虹膜地图，虹膜是围绕瞳孔的彩色组织环
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王等
/eLife 2021/HHMI 接下来，研究人员想知道当瞳孔扩大或缩小时，虹膜细胞的基因活动是否会改变
研究小组用眼药水比较了松弛虹膜和实验性扩张或收缩虹膜的细胞
纳坦斯说，当瞳孔扩大以接受更多光线时，虹膜细胞会挤在一起，就像之字形窗帘的褶皱一直向上拉一样
他说，这种压缩开启了一组新的基因——这种反应可能是由细胞受到的机械压力引发的
这些变化主要发生在扩张瞳孔的虹膜肌肉细胞中，而且发生得很快——在滴眼药水后的30分钟内
陈说，健康虹膜中基因活性的快速变化是一个新发现
通常，他说，“我只认为这是对受伤或疾病的反应
“Nathans和他的同事怀疑基因活动的变化有助于虹膜从放松状态过渡到扩张状态
该团队的研究还揭开了虹膜细胞起源的神秘面纱，这是视觉科学领域一个有争议的话题
“你可能认为胚胎中的一堆细胞在正确的位置组织起来，成为眼球，”纳坦斯说
“但事情没那么简单
“研究人员追踪了虹膜细胞的发育谱系，发现许多起源于神经嵴
这一短暂的细胞群迁移到身体的各个部位，并在不同的器官中生成细胞
尽管关于虹膜的许多信息仍不为人知，但研究人员希望他们的工作能启发类似的人类研究
纳坦斯说，这些发现“对眼睛是如何形成的提供了令人满意的更高层次的见解
"
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