移植作用機制　

干細胞分化的RPE細胞移植挽救感光細胞的確切機制尚不明，目前認為主要是兩種機制：神經營養因子的釋放，和色素上皮細胞與感光細胞之間生理作用的恢復。實驗中移植范圍之外的修復以及堿性成纖維細胞生長因子(basicfibroblastgrowthfactor，bFGF)能夠延遲感光細胞凋亡，這些研究表明：可擴散的細胞因子如睫狀神經營養因子、膠質細胞源性神經營養因子、腦源性神經營養因子，或bFGF可能參與細胞救援，延緩視網膜神經細胞損傷。同時，電鏡結果表明正常細胞間連接也是阻止感光細胞凋亡的一個重要因素。在RCS大鼠視網膜下腔內注射間充質干細胞，其呈六角形長入視網膜色素上皮層，與宿主RPE建立緊密連接，恢復感光細胞的功能，提示視網膜色素上皮和光感受器之間正常生理作用的恢復也是作用機制之一。

人胚胎干細胞(humanEmbryonicStemCells，hESC)分化為RPE細胞：胚胎干細胞(EmbryonicStemCells，ESC)取自哺乳動物囊胚期(人類胚胎發育過程中受精卵形成后第5天)的內細胞團。ESC在體外能直接誘導分化為視網膜神經細胞及RPE細胞，誘導分化的視網膜神經細胞移植后能整合進視網膜，并表達感光細胞標記物，誘導分化的RPE細胞移植到視網膜下可加強宿主感光細胞的存活[16]。若直接將ESC移植入眼內，可以在眼內形成視網膜神經節細胞樣細胞，但移植后有致瘤性，致畸胎瘤或是其他腫瘤的風險[16]。Vugler等[17]通過誘導hESC分化獲得了單層的視網膜色素上皮樣細胞。這些獲得的RPE細胞不僅在細胞形態和特異標志物的表達上符合成熟的成人RPE細胞的特征，同時在功能學上的也極其相似。而且，體內外實驗均證實其具有吞噬感光細胞外節的功能。多項動物實驗證實hESC分化的RPE細胞移植能夠在一定程度上挽救光感受器的功能并促進視覺功能的修復[17-19]。最近，美國FDA已批準hESC分化的RPE細胞移植用于Stargardt營養不良和年齡相關性黃斑病變兩類疾病的臨床實驗。但是，采用hESC來源分化RPE細胞，不可避免的存在免疫排斥問題和倫理學問題。

誘導的多潛能干細胞(inducedPluripotentStemCell，iPSC)分化為RPE細胞：iPSC是由外源導入轉錄因子，重編程體細胞，有自我更新、多向分化潛能及記憶能力等特點的一種細胞系[20]。Dennis等[21]培養的人iPSC和hESC都可以自發分化為RPE細胞，這兩種來源的RPE在形態和功能上十分相似，并且都類似胎兒期的RPE細胞。另外，iPSC可以避免移植過程中的免疫排斥問題和胚胎干細胞帶來的倫理問題。Carr等[22]對RCS大鼠進行的體內外實驗證實iPSC分化的RPE細胞移植通過吞噬作用維持感光細胞的功能，視網膜外核層厚度和視功能明顯增加，且改善范圍同樣超出了細胞移植的范圍，提示移植細胞激發宿主的神經保護作用。然而，與人ESC相比，人iPSC-RPE細胞移植于RCS大鼠后的排斥反應明顯。盡管hESC和iPSC分化的RPE細胞在動物模型上被證明是有明確功能的，但同時恢復并保持RPE細胞的極性和Bruch膜結構對于促進其移植后長期存活和功能整合是非常必要的。要使供體RPE細胞移植后長期存活，不發生凋亡，必須緊緊貼附于健康的Bruch膜[23]。目前認為的RPE移植的臨床適應癥中，Bruch膜往往已經老化或破壞了，因而降低了移植成功率。RPE細胞移植長期存活主要決定于移植的這些細胞能否逃避受體免疫排斥反應。移植免疫排斥反應本身還存在成瘤，感染和肝腎毒性等并發癥。自體iPSC來源的細胞移植可以避免這一問題，而使用iPSC存在的一個主要問題是原有的遺傳缺陷再次導入而使供體細胞也發生原始病變。

干細胞分化為感光細胞

目前對于感光細胞完全喪失的視網膜疾病缺乏有效的治療方法，例如視網膜色素變性晚期等。如果沒有感光細胞，所謂的RPE移植以及基因治療都將失去意義，因此，必須尋找途徑重建感光細胞層。感光胞是感覺神經元，只在一個方向上與雙極細胞或水平細胞形成連接，感光細胞替換通常比其它神經元都更直接更容易。另外，感光細胞對外源性光刺激產生反應，并不需要復雜的樹枝狀突觸來產生傳入沖動。這些均有利視網膜感光細胞移植[24]。人們嘗試用各種干細胞來獲取感光細胞。Tao等[25]在體外對人的間充質干細胞(MesenchymalStemCell，MSC)進行培養，并分化成感光細胞。Sakaguchi等[26]將神經干細胞(NeuralStemcells，NSC)移植入成體視網膜，部分移植細胞整合入宿主視網膜，但這些細胞并沒有能夠分化成為典型的視網膜細胞。其失敗的原因可能是NSC分化為視網膜感光細胞的過程中需要多種復雜的分子事件來引導，而成體視網膜不能夠提供誘導環境。2006年，Maclaren等[27]將感光細胞前體(Photoreceptorprecursors)移植到視網膜變性小鼠的視網膜下腔，發現移植的細胞能夠對光刺激產生反應，證實供體細胞能夠整合到成熟的視網膜神經通路，還證實了移植細胞的整合率與細胞所處的發育階段密切相關。他們認為，最適宜于外層視網膜修復的供體細胞是有絲分裂后期的感光細胞。

在一定條件下，ESC可以被誘導成為光感受器前體細胞。體外研究表明hESC也可分化為表達感光細胞感光細胞標記物的細胞，成為提供感光細胞的來源[28]。將hESs體外分化后移植到Crx小鼠(Lebers先天性黑?潿?錟Ｐ?，移植細胞能夠移行并整合到病變視網膜中并且改善小鼠的對光反應，這些細胞能表達感光細胞的特異標記物并且分化出了感光細胞外節樣的形態結構[29]。近年來，iPSC的研究成為醫學研究領域新的熱點，研究證實iPSC可誘導分化為感光細胞。Lamba等[30]從人成纖維細胞誘導產生iPSC，經體外培養，分離出感光細胞，將其移植到正常成年小鼠視網膜下腔，發現供體細胞能夠整合到受體并表達視網膜感光細胞標記物。iPSC在不同的微環境和時間段，可以分化為不同的細胞。因此，可以選擇性地誘導其成為特異細胞用于移植。

干細胞分化為視網膜神經節細胞(Retinalganglioncells，RGC)　

RGC是視網膜及視神經軸突的投射神經元，視網膜與大腦聯系的視覺通路。干細胞分化為RGC的機制極其復雜，相應的研究進展較其他細胞少。它需要供體細胞移行整合入神經節細胞層分化為RGC樣細胞，而且還需要軸突長入視神經內并穿過髓鞘到大腦的靶區[31]。正常RGC不僅與視網膜神經細胞形成突觸聯系，還要發出軸突與視覺通路上的很多神經元形成突觸聯系，因此相較于RPE或是感光細胞移植，RGC的替代治療更是個挑戰。ESC[32]和MSC[33]都曾被作為細胞來源用于RGC的替代治療，研究中發現供體細胞能夠移行并整合到受體視網膜，但最終都沒有觀察到任何功能學方面的改善。大鼠骨髓MSC經堿性成纖維細胞生長因子體外誘導可分化為具有RGC表型的神經元樣細胞，誘導后細胞間存在突觸聯系[34]。小鼠成纖維細胞來源的iPSC，分化為視網膜神經節樣細胞，這些細胞能夠存活但無法整合到健康的視網膜中[35]。最常累及視網膜神經節細胞的病變是青光眼，這是一種神經退行性疾病，其以進行性神經節細胞喪失為特征。有文獻報道在青光眼的大鼠玻璃體腔內注射骨髓MSC能夠促進RGC的存活[33]，同樣在青光眼大鼠模型體內腔注射少突膠質細胞前體細胞，顯著增加了RGC的存活率，對RGC有明顯的保護作用[36]，有望成為青光眼治療的一種新的方法。