角膜上皮干細(xì)胞移植給患者帶來光明
本報記者 謝開飛
第二看臺
從健康眼睛里取一點正常的角膜上皮干細(xì)胞，在細(xì)胞培養(yǎng)箱里培養(yǎng)3—4周時間，然后再植入患者眼中，就有可能為一些嚴(yán)重角膜上皮干細(xì)胞缺乏的失明患者帶來光明。
日前，這項來自廈門大學(xué)眼科研究所的“組織工程角膜上皮的基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用”項目，摘得了2018年度廈門市科學(xué)技術(shù)獎的“桂冠”。該項目在國內(nèi)首次注冊基于羊膜載體組織工程角膜上皮的臨床實驗，并應(yīng)用于嚴(yán)重角膜上皮干細(xì)胞缺乏患者的治療，獲得了良好的臨床效果。
供給“種子”與“土壤”，恢復(fù)角膜微環(huán)境
眼睛是心靈的窗戶，而角膜則可以稱得上是眼睛的窗戶。角膜之所以維持透明，它表面的上皮細(xì)胞功不可沒。我們?nèi)祟惖慕悄ど掀ぜ?xì)胞不斷生長，不斷更新，而維持這種更新的源泉就是角膜上皮干細(xì)胞。
很多眼科疾病都可以破壞角膜上皮干細(xì)胞，比如化學(xué)傷、熱燒傷、嚴(yán)重的感染、藥物過敏，甚至一些遺傳性疾病。角膜上皮干細(xì)胞缺乏的患者可發(fā)生持續(xù)性角膜上皮缺損、慢性炎癥、角膜潰瘍、角膜上皮結(jié)膜化和新生血管侵入，造成患者嚴(yán)重視力障礙甚至失明。
據(jù)不完全統(tǒng)計，我國至少有100余萬嚴(yán)重角膜上皮干細(xì)胞缺乏患者，而且每年新增患者約10萬人，其中絕大部分為青壯年勞動者。嚴(yán)重角膜上皮干細(xì)胞缺乏導(dǎo)致的失明，不但嚴(yán)重影響患者的生存質(zhì)量，更給家庭和社會帶來沉重負(fù)擔(dān)。
廈門大學(xué)眼科研究所李煒教授介紹，角膜上皮干細(xì)胞就像“種子”，而干細(xì)胞所處的微環(huán)境就像提供“種子”營養(yǎng)的“土壤”。對于這一類患者，若單純的進(jìn)行角膜移植，則可能因為缺乏健康的“土壤”和持續(xù)繁衍更新的“種子”，最終會發(fā)生排斥反應(yīng)或角膜上皮持續(xù)不愈合而導(dǎo)致手術(shù)失敗。因此，角膜上皮干細(xì)胞移植是這一類患者復(fù)明的必由之路。
目前，角膜上皮干細(xì)胞移植分為自體和異體干細(xì)胞移植。該項目團隊采用自主研發(fā)的新型羊膜載體擴增培養(yǎng)角膜上皮干細(xì)胞，長成與正常角膜上皮類似的上皮植片，然后將植片連同羊膜載體一起移植進(jìn)入患者眼球表面?！斑@就同時提供了健康的‘種子’和‘土壤’，若兩者成功存活，就可以恢復(fù)角膜正常的微環(huán)境，保持‘種子’細(xì)胞長久的活性，維持角膜上皮的健康狀態(tài)，也為后續(xù)角膜移植提供了良好的基礎(chǔ)。”李煒說。
“組織工程角膜上皮的構(gòu)建是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，目前世界上只有包括廈門大學(xué)眼科研究所在內(nèi)的少數(shù)幾個團隊開展這項技術(shù)?！崩顭槺硎?，組織工程角膜上皮移植的難點在于角膜上皮干細(xì)胞在體外狀態(tài)維持困難，體外擴增效率和質(zhì)量不高，沒有標(biāo)準(zhǔn)化的組織工程角膜上皮構(gòu)建方法，因此使其臨床推廣應(yīng)用受到了限制。
進(jìn)入臨床實驗，大規(guī)模應(yīng)用指日可待
在973計劃項目等國家級基金資助下，該項目組歷時10余年，針對組織工程角膜上皮構(gòu)建技術(shù)開展了系統(tǒng)的研究。
據(jù)了解，該團隊首先從基礎(chǔ)研究入手，深入探討角膜上皮干細(xì)胞調(diào)控的分子機制，系統(tǒng)提出了角膜上皮干細(xì)胞微環(huán)境的新理論，模擬體內(nèi)角膜緣微環(huán)境進(jìn)行體外角膜上皮干細(xì)胞的擴增培養(yǎng)。
“體外擴增效率和質(zhì)量不高將導(dǎo)致干細(xì)胞植片質(zhì)量差，手術(shù)成功率低?！崩顭樥f，研究團隊發(fā)現(xiàn)了調(diào)控角膜上皮干細(xì)胞增殖與分化的新機制，通過加入小分子調(diào)節(jié)劑提高了角膜上皮體外擴增的效率，同時，對體外擴增的體系進(jìn)行了全面改進(jìn)，構(gòu)建了多種基于羊膜的新載體，使得構(gòu)建的組織工程角膜上皮具有更好的組織結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能。
李煒告訴記者，缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的構(gòu)建方法將導(dǎo)致植片質(zhì)量參差不齊，無法產(chǎn)業(yè)化大量生產(chǎn)。為此，研究團隊還自主設(shè)計制造了高效的組織工程角膜上皮生物反應(yīng)器，該培養(yǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用使角膜上皮干細(xì)胞培養(yǎng)的操作更加簡單，容易標(biāo)準(zhǔn)化，有利于培養(yǎng)結(jié)果的質(zhì)量控制，是目前較為理想的角膜上皮干細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)。
“除此之外，團隊還改進(jìn)了組織工程角膜上皮移植的手術(shù)方式，建立了基于組織工程角膜上皮的眼表面重建治療體系，這進(jìn)一步提高了治療效果?！崩顭樦赋?，這也是目前我國唯一采用自主構(gòu)建的組織工程角膜上皮進(jìn)行國際注冊的組織工程角膜上皮移植臨床研究，并首次在國內(nèi)建立體外擴增角膜干細(xì)胞的標(biāo)準(zhǔn)化方法。
目前，該項目研究進(jìn)入了臨床實驗階段，已實施了30多例嚴(yán)重角膜干細(xì)胞缺乏患者的組織工程角膜上皮移植手術(shù)，大部分患者成功復(fù)明，獲得了良好的治療效果。該項目的落地準(zhǔn)備工作正在緊密實施中。
（本文轉(zhuǎn)自《科技日報》2019年3月28日第7版。）
