視網膜疾病是世界范圍內引起視力損害和失明的主要原因之一。視網膜是位于我們眼睛后部的感光區域，對我們的視覺形成起著至關重要的作用。視網膜捕捉光并將其轉換為電信號，再由我們的大腦將其解釋為圖像。人類視網膜有很多具有復雜特征的層，每一層都有特定的功能。例如，視網膜上的感光細胞對夜視和彩色視覺至關重要，而上皮細胞提供視覺所必需的營養物質和生長因子（能夠刺激細胞生長的分子）。

據麥姆斯咨詢報道，近期，印度孟買化學技術研究所（ICT）與印度理工學院孟買分校（IIT Bombay）的研究人員合作開發了“視網膜芯片（retina-on-a-chip）”，這是一種旨在模擬人類視網膜結構和功能的模型。這項研究以“Compartmentalized microfluidic device for in vitro co-culture of retinal cells”為題發表在《生物技術雜志》（Biotechnology Journal）期刊上，由印度政府生物技術部和科技部以及美國John Editha Kapoor獎學金基金資助。

視網膜芯片工作原理示意圖

該論文所提出的視網膜芯片為研究視網膜疾病提供了強有力的工具，其模型復制了視網膜的細胞成分，特別是感光細胞和上皮細胞。上述兩種細胞由研究人員使用微流控技術在受控條件下培養而成。

微流控器件是一種微型器件，設計用于在寬度為人類頭發絲直徑百分之一的通道中容納和操縱少量流體（以微升為單位）。目前研究中設計的微流控器件被劃分為多個腔室，以實現在器件內分離和操縱不同的物質。多腔室微流控器件提供了一個可控的環境來研究各種生物和化學現象。這種新開發的器件可以共培養不同的視網膜細胞，并模擬人類視網膜的活動、機制和生理反應。

在以往的研究中，視網膜疾病療法的測試研究主要利用動物進行實驗。使用動物作為模型除了倫理限制外，由于動物視網膜比人類視網膜小，結果通常是不準確的。而新開發的視網膜芯片模型為研究視網膜疾病提供了現有模型的有效替代方案，并使科學家能夠更有效地測試視網膜對各種藥物的反應。

研究人員使用兩層相互鍵合的聚二甲基硅氧烷（PDMS）層和一層玻璃襯底制造了微流控芯片，并評估了該器件在共培養不同類型視網膜細胞方面的功效，并對其流體參數如壓降和流速進行了計算驗證。

微流控視網膜芯片示意圖

此外，研究人員發現了一種叫做前體細胞的視網膜細胞，這種細胞可以發育成各種類型的細胞。該器件內的多腔室構造允許上皮細胞釋放的生長因子到達前體細胞，使其發育并成熟為感光細胞。

這種新型微流控芯片具有改善針對視網膜疾病進行藥物開發的潛力，這些疾病可能是由于衰老和其他生活方式疾病引起的。該器件可用于了解病變和正常視網膜模型中基于共培養的細胞間相互作用，還可以拓展用于模擬不同的視網膜疾病。此外，該器件在評估新的視網膜藥物的臨床前試驗中具有潛在的應用價值。

相關研究已證明，在人造器官（這些人造器官顯示了真正器官所具有的功能）的輔助下，微流控技術在藥物開發方面具有良好的前景。研究人員設想，微流控技術有望獲得廣泛關注，以在不受動物模型使用限制的前提下，加速人類視網膜療法的發展。

“我們花了7年時間開發這個模型。我們早在2015年就開始研究這個概念，當時關于微流控技術還處于非常初級的階段。說服資助機構和許多其他機構專門培養視網膜細胞是一項具有挑戰性的任務。”該論文作者在孟買ICT納米醫學研究小組的官方推特上寫道。

審核編輯：劉清