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角膜疾病是导致失明的重要原因，全球有 1270 万患者患有角膜失明。角膜移植，用健康捐赠的角膜组织代替受损的角膜，是主要的治疗方法。然而，由于全球供体角膜短缺，只有不到 1.5% 的需要角膜移植的患者可以接受同种异体移植。最近，体外培养的角膜内皮细胞 (CEC) 的外科移植成功为开发基于 CEC 的细胞疗法的策略提供了重要的原理证明。然而，从健康供体组织中获得足够的 CEC 仍然具有挑战性。通过小分子将体细胞重编程为所需的功能细胞类型具有开发细胞替代疗法的巨大潜力。

2021年6月4日，温州医科大学，首都医科大学等多单位合作，金子兵团队（温州医科大学为第一单位）在Science Advances 在线发表题为“Conversion of mouse embryonic fibroblasts into neural crest cells and functional corneal endothelia by defined small molecules”的研究论文，该研究开发了一种逐步策略，使用定义的小分子从小鼠成纤维细胞中生成化学诱导的神经嵴细胞 (ciNCCs) 和化学诱导的角膜内皮细胞 (ciCECs)。ciNCCs 表现出典型的 NCC 特征，可以在体外使用另一种化学组合分化为 ciCECs。由此产生的ciCECs显示出与原代CECs一致的基因表达谱和自我更新能力。

值得注意的是，这些 ciCECs 可以培养长达 30 次传代，并且在限定培养基中仍保留 CEC 特征。将这些 ciCEC 移植到动物模型中可以逆转角膜混浊。该研究将小鼠成纤维细胞直接重编程为 ciNCC 和 ciCEC 的化学方法为角膜内皮和其他源自神经嵴的组织的再生提供了替代细胞来源。

角膜疾病是导致失明的重要原因，全球有 1270 万患者患有角膜失明。角膜移植，用健康捐赠的角膜组织代替受损的角膜，是主要的治疗方法。然而，由于全球供体角膜短缺，只有不到 1.5% 的需要角膜移植的患者可以接受同种异体移植。内皮角膜移植术呈指数增长，目前适用于近一半的角膜移植手术。角膜内皮是维持角膜透明度和有用视觉功能必不可少的单层专用细胞，在体内自然不可再生，但会随着年龄或各种疾病状态而丢失。因此，以目前的角膜捐赠速度无法满足全球对同种异体角膜内皮移植的巨大需求。最近，体外培养的角膜内皮细胞 (CEC) 的外科移植成功为开发基于 CEC 的细胞疗法的策略提供了重要的原理证明。然而，从健康供体组织中获得足够的 CEC 仍然具有挑战性。

直接谱系重编程促进了独立于供体器官的功能细胞类型的产生，以用于细胞替代疗法。通过引入谱系特异性转录因子 (TF)，绕过多能状态，可以在体外将终末分化细胞转化为其他细胞类型。同样，这些转化也可以通过体内特定 TF 的过度表达来诱导。此外，由 TF 介导的直接谱系重编程已用于疾病建模 ，这意味着其具有实际应用的潜力。最近，基于小分子的成纤维细胞向其他功能细胞的转化代表了一种有吸引力的重编程策略，并因其安全性和效率而引起了极大的兴趣。

在发育过程中，角膜内皮细胞起源于神经嵴细胞 (NCC)，这是一群瞬态和多能细胞，可产生多种分化细胞类型，包括外周神经元、神经胶质、黑素细胞和几种类型的眼细胞。在脊椎动物的眼部发育过程中，NCCs 在神经管闭合时从顶板分层并迁移到眼睛中，在那里它们形成眼周间充质；该组织进一步分化为不同的细胞谱系，包括角膜内皮、基质、小梁网等。

在这项研究中，开发了一种两步谱系重编程策略，以使用定义的小分子从成纤维细胞生成化学诱导的 CEC (ciCEC)。该研究筛选了一种新的小分子混合物，可以有效地将小鼠成纤维细胞转化为化学诱导的 NCC (ciNCC)，绕过多能状态。ciNCCs 表现出典型的 NCC 特征，可以在体外使用另一种小分子组合进一步分化为 ciCECs。

通过 Wnt1-Cre/ROSAtdTomato 和 Fsp1-Cre/ROSA26tdTomato 成纤维细胞的谱系追踪，该研究证实 ciNCCs 和 ciCECs 是由成纤维细胞转化而来的。ciCECs 显示出与原代 CECs (pCECs) 相似的基因表达谱和自我更新能力。将 ciCEC 移植到动物模型中可以逆转角膜混浊，产生清晰的组织。该研究的发现为生成神经嵴样细胞和功能性角膜内皮样细胞提供了一种新方法，为角膜内皮和其他源自神经嵴的组织的再生提供了不同的替代细胞来源。

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