本研究发表于2018年8月23日的《Nature》期刊上，标题为“Restoration of vision after de novo genesis of rod photoreceptors in mammalian retinas”，主要作者包括Kai Yao、Suo Qiu、Yanbin V. Wang、Silvia J.H. Park等；研究单位包括Icahn School of Medicine at Mount Sinai、Sun Yat-sen University、中山眼科中心以及Yale University等机构。
本研究聚焦于神经再生领域，尤其是哺乳动物视网膜的神经修复。目前已知在冷血脊椎动物（例如斑马鱼）中，Müller胶质细胞（MG，Müller glia）可以作为视网膜干细胞，再生受损的视网膜神经元，恢复视觉。然而，在哺乳动物中，MG并不会自发进入细胞周期，也缺乏这种再生能力。仅在受伤的情况下，哺乳动物的MG会被激活，进入有限的神经再生状态，但这种情况无法有效改善视觉功能。作者由此提出一个重要科学问题：是否可以通过从MG派生的神经再生机制恢复哺乳动物视网膜中丧失的视觉功能？研究目标是探索一种无需视网膜损伤的方式，通过基因干预，使MG重新编程成为新的杆状光感受器细胞（rod photoreceptors），并最终恢复视觉。
1. 实验设计与策略
研究采用了两步重新编程方法（Two-step Reprogramming Method）以实现MG的杆状光感受器生成。第一步，使用携带β-catenin的腺相关病毒（AAV，adeno-associated virus）刺激MG进入细胞周期。第二步，通过特定的转录因子（otx2、crx和nrl）诱导这些细胞分化成光感受器。
研究主要对象为成年小鼠，包括正常小鼠和视网膜退化模型小鼠gnat1^(rd17)gnat2^(cpfl3)，样本量多次重复实验验证。
2. MG再激活与细胞分裂检测
研究首先通过注射AAV载体（shh10-gfap-β-catenin）观察MG是否能够被诱导进行细胞分裂。通过双标实验，使用5-ethynyl-2′-deoxyuridine（EdU）和5-bromo-2′-deoxyuridine（BrdU）检测注射后是否存在细胞增殖。实验结果显示，大部分MG仅经历一次细胞分裂。
3. 转录因子干预与光感受器分化
接下来，为了引导MG分化为杆状光感受器，研究进一步注射包含otx2、crx和nrl基因的AAV载体，同时利用shh10-rhodopsin-tdTomato标记分化的细胞。通过形态学观察，将MG的分化过程分为初始、中间和终末阶段。实验数据表明，注射后1周，73.5%的分化细胞处于初始阶段；第2周大部分细胞转变为终末阶段；第4周几乎所有细胞（97.4%）达到完整分化。
4. MG来源光感受器的功能验证
研究通过免疫组化、共聚焦显微镜和电镜技术，确认重新编程的杆状光感受器在分子和超微结构上与天然杆状光感受器一致。这些细胞表达一系列关键杆状细胞蛋白，包括rhodopsin、gnat1、peripherin-2、recoverin和ribeye。
为了确认其功能，实验设计引入野生型gnat1基因修复gnat1^(rd17)突变小鼠的杆状光感受器缺陷。重编程后的杆状光感受器在光照刺激相关的gnat1蛋白转位实验中表现出正常反应。同时，视网膜节细胞（RGC）记录证实MG派生的感光细胞在视网膜中的功能性整合。
5. 视觉功能测试
通过视诱发电位（VEP）记录，这些重新编程的光感受器不但能够响应光刺激，还能将信号传递给初级视觉皮层，显示出下游视觉神经通路的功能恢复。
本研究首次证明，无需视网膜损伤即可通过基因重编程将哺乳动物视网膜的Müller胶质细胞转变为新的功能性杆状光感受器。研究不仅回答了MG派生的神经再生是否可为哺乳动物提供视觉修复的核心问题，还为未来开发视网膜再生医疗方案提供了重要依据。通过建立从MG到杆状光感受器的功能修复机制，该研究对治疗失明尤其是由遗传性视网膜变性（如视网膜色素变性）所致的失明提供了全新的科学解决方案。
本研究展示了传统视网膜再生研究的新前景，尤其是通过安全有效的基因介导手段实现神经修复，这在未来的临床应用中可能具有重大转化意义。