泪腺类器官产生泪样液体（红色）。图片来源： Yorick Post/Hubrecht Institute

起初，要花很长时间（最长一天）才能让它“哭泣”，但是，使用经验和一点刺激，研究人员最终在半小时内就让它们“哭”了出来——3月16日发表于《细胞—干细胞》的“泪流满面”的培养物， 是第一个泪腺类器官（细胞的三维组合，类似微型器官）。产生眼泪的类器官可以用于研究并最终治疗引起干眼症的疾病，包括一种名为干燥综合征的自身免疫性疾病。

“这很有希望。”印度海得拉巴大学眼科病理学家Geeta Vemuganti说。

除了能表达情感外，眼泪还能润滑和保护眼睛。干眼症会导致疼痛、发炎，容易感染。

为研究泪腺的产生，荷兰乌得勒支大学医学中心发育生物学家Hans Clever的实验室开发了一种将泪腺细胞培养成类器官的方法。该研究小组已经掌握多种方法培养大量类器官，包括微型肝脏、蛇毒腺等。

然而，泪腺是一项特别的挑战。美国马萨诸塞州眼耳医院研究眼泪产生的Darlene Dartt介绍说，这些腺体位于眼球上方、眼眶骨后面，很难进行活检，研究人员获得的样本通常很小。

Clever团队利用他们的专业知识，研究出了小鼠和人类泪腺细胞的培养条件。为刺激泪液的产生，他们将这些类器官暴露在几种化学物质中，包括神经递质去甲肾上腺素，这种物质在神经细胞和腺体之间传递信息。

泪腺类器官因“眼泪”而膨胀。图片来源：Marie Bannier-Hélaou?t/Hubrecht Institute

由于类器官缺乏导管，“眼泪”的产生导致它们膨胀。“如果有一个小管道，就会有液滴。”Clever说。当研究小组将这些类器官移植到小鼠体内后，这些组合成熟并发育出了含有眼泪中蛋白质的管状结构。

研究小组希望这些细胞可以用于研究泪腺，并筛选影响泪腺发育的药物。Clever和同事已经使用CRISPR基因编辑技术研究泪腺的发育，并发现一种名为Pax6的基因在引导细胞具有泪腺特征方面发挥重要作用。Pax6是一种众所周知的眼睛发育调节因子：在果蝇腿上表达Pax6会导致眼睛在那里发育。

Clever团队现在正与荷兰博物学家、电视节目主持人Freek Vonk合作，研究鳄鱼身上类似泪腺的结构。研究小组希望利用这种类器官研究“鳄鱼的眼泪”，这种爬行动物用这种液体排泄盐分。

从人类细胞中提取的类器官最终也可能成为移植材料，以替代患病或受损的泪腺。Clever团队及其合作者已经开发出唾液腺细胞器，将于今年夏天开始进行临床试验，用于口腔干燥症患者。口腔干燥会导致蛀牙，咀嚼和尝味困难。

Dartt说，这些唾液腺试验可以作为一个试验场，研究出适用于未来泪腺移植的方法。

同时，她表示，Clever团队描述泪腺特征方面的工作（包括绘制泪腺结构及其类器官的细胞图）表明，泪腺比以前认为的更具异质性，这可能会让研究人员重新解释旧的数据。

“这对许多研究都有影响。”她说。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.stem.2021.02.024