视网膜变性(Retina degeneration,RD)相关疾病可导致视网膜细胞逐渐丢失,进而发生视功能障碍甚至致盲。目前视网膜感光细胞的细胞替代治疗是较有前景的研究方向,但仍需寻找合适来源的移植细胞和移植手段。为了探究人诱导多能干细胞(human-induced pluripotentstemcells,hiPSCs)体外向视网膜类器官(Retinaorganoids,ROs)的分化进程并进行在体细胞移植的尝试,我们采用3D培养方法,获得具有典型视网膜结构的ROs。结合实时荧光定量PCR法和免疫荧光染色,我们系统地鉴定诱导分化进程及效果。形态学和组织染色结果证明,ROs可模拟人胚胎视网膜发育进程和经典分子标记物的时空表达。我们将ROs在体移植至Gnat1-/-小鼠视网膜内,观察其存活及整合情况。结果显示,ROs细胞移植三周后,自身带有绿色荧光的细胞成功在宿主小鼠的视网膜外核层中长期存活,移植4-6月后植入细胞表达功能性光信号转导蛋白GNAT1。证实了移植的ROs细胞能在受体小鼠眼内长期稳定存活,进入外核层并进一步发育成熟为类感光细胞。另外,在诱导分化前期贴壁培养集落的过程中,我们发现贴壁单个集落内外区域的边界愈发明显,且内外细胞的分化方向具有明显的区域性:中心区域高表达神经元特异标记TUJ1,外侧形成眼区(Eye field,EF),多为视网膜祖细胞(Retinal progenitorcell,RPC),后面EF又会分为向视网膜方向分化的细胞和向视网膜色素上皮(Retinal pigmentepithelium,RPE)方向分化的细胞。因此,我们探索了同个集落内外细胞命运选择出现分叉的分子机制。通过对内外组织进行RNA-seq和力学分析,我们发现了内外区细胞基因表达存在着明显的差异。此外,牵引力场也显示外区细胞与胞外基质的相互作用显著增强。我们将继续探索牵引力是如何调控细胞分化命运和相关分子机制。综上所述,我们通过体外3D培养诱导hiPSCs生成ROs,成功模拟了人体内视网膜的发育过程,移植的ROs细胞能在受体小鼠眼内长期存活,进入外核层并进一步发育成熟为类感光细胞。同时,集落内外区域的细胞粘附等力学信号可能在集落差异分化中起到重要作用。力学信号在被整合素或粘附结构等感知后可以在胞内调节信号通路级联,甚至改变细胞核基因表达情况,进而调节细胞的分化方向。