黑暗里养不出好“眼睛”！每天6小时光照有助于视网膜类器官“成熟”

你有没有过这种感觉——在光线昏暗的房间里待久了，整个人都提不起精神？其实，实验室里培养的视网膜类器官也面临着类似的困境。这些由诱导多能干细胞分化而来的微型视网膜，虽然能自组装出分层结构，却长期被放置在漆黑一片的培养箱中，只在换液或观察时才短暂见光。荷兰拉德堡德大学医学中心的研究人员注意到，人类视网膜在真实发育过程中始终暴露于光照环境，而体外培养却让人为制造的黑暗成为常态。这或许正是类器官始终停留在胎儿期发育阶段、感光细胞成熟度不足的关键原因之一。

近日，该团队在Commun Biol上发表研究，从类器官培养第70天起，每天给予6小时恒定白光（350至400勒克斯），持续至第210天。结果显示，光照暴露从多个层面推动了类器官的成熟。

基因表达层面，培养至第105天时，光暴露组中感光细胞关键转录因子CRX以及内节和外节标志物ARR3、PRPH2、RCVRN的表达均显著高于暗培养对照组。这一差异在第140天、第175天和第210天持续存在，视杆细胞特异性标志物RHO同样在光暴露组中呈现显著上调。光照带来的影响并非昙花一现，而是具有持续累积效应。

图 1 | 基因表达分析显示，每日光照暴露5周后，光暴露组视网膜类器官中感光细胞标志基因CRX、ARR3、PRPH2及RCVRN的表达水平均显著高于对照组（p<0.01~0.0001）。

蛋白质层面的分析进一步揭示了变化的本质。蛋白质组学结果显示，光暴露组中视杆感光细胞相关蛋白（包括CNGB1、GNAT1、NR2E3、PDE6A、PDE6B、RHO、ROM1、SAG等）普遍表达上调，而视锥感光细胞相关蛋白（如ABCA4、ARR3、GNAT2、PDE6C等）未同步增加。免疫荧光染色直接证实，光暴露组中视杆细胞核数量显著增多，视锥细胞核比例相对下降。这种从视锥占优向视杆占优的转变，使得类器官的感光细胞构成更接近成人视网膜的特征。

图 2 | 蛋白质组学分析显示，光暴露组中视杆感光细胞相关蛋白普遍呈现表达富集，而视锥感光细胞相关蛋白则未出现一致上调趋势。

光照的影响还延伸到了其他视网膜细胞类型。早期出生的视网膜神经节细胞标志物在光暴露组中表达明显下降，而晚期出生的双极细胞标志物则呈轻度升高。这一整体性转变提示，光照推动类器官从以早期细胞类型为主的状态，逐步过渡到更成熟的晚期细胞类型构成。也就是说，光照不仅改善了感光细胞，还重塑了整个类器官的细胞谱系组成。

图 3 | 免疫荧光染色显示，光暴露组中视网膜神经节细胞标志物NEUN/SNCG表达减少，而双极细胞标志物VSX2/PRKCA表达增加。

光照是否会损伤类器官？研究人员在凋亡、自噬及内质网应激等多个维度进行了系统检测，均未发现光暴露组出现应激指标升高。阳性对照实验中，衣霉素处理可诱导约10倍的应激反应增强，而光暴露组与暗培养对照组无明显差异。这表明在本研究设定的光照条件下，加速成熟并未以牺牲细胞健康为代价。

对于遗传性视网膜疾病研究来说，这项发现的意义不止于优化培养条件。类器官的胎儿期特征长期困扰着疾病建模——儿童期或成年期才发病的遗传病，在胎儿期特征的模型中往往难以再现典型的分子和细胞表型。光照推动类器官向成人方向迈出的这一步，恰好为迟发型视网膜退行性疾病的体外研究提供了更合适的平台。当模型与疾病之间的差距被进一步缩小，药物筛选和基因治疗的临床转化便有了更切实的改善空间。

来源：生物谷

参考文献：

van Oosten EM, Kieboom W, Hoogendoorn ADM, et al. Long-term daily light exposure boosts human retinal organoid differentiation. Commun Biol. 2026;9(1):1072. Published 2026 Aug 12. doi:10.1038/s42003-026-10216-w