【转发】常见眼部疾病干细胞治疗进展(李睿崔红平)

子曰極夜 · 发表于 2022-8-25 21:05:40

干细胞移植技术的发展为很多以往难以治疗的疾病提供了治愈的可能性。近年来眼科研究者越来越重视干细胞移植技术的研究和应用。干细胞疗法在眼表疾病的治疗方面已经取得了一些研究成果。而对于其他眼部疾病

如黄斑变性、糖尿病视网膜病变和遗传性视网膜变性干细胞移植技术还面临着相当大的挑战。因此深入研究干细胞移植技术对于复杂眼科疾病的治疗具有重要的意义。

1. 角膜缘干细胞缺乏症的干细胞治疗
角膜缘干细胞缺乏症（ｌｉｍｂａｌｓｔｅｍｃｅｌｌｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙＬＳＣＤ）是指由于各种因素或病变导致角膜缘干细胞缺乏而引起的一系列眼部症状。
以前治疗角膜疾病普遍采用的手段是角膜移植但是这种方法面临着慢性组织排斥反应、角膜结构异常等问题［1］。
通过干细胞移植来治疗角膜疾病却能避免这些问题的发生成为一种新的治疗选择。
正常健全的角膜上皮是维持角膜生理功能的重要因素之一。一般情况下干细胞可阻止结膜上皮侵入角膜。当各种损伤因素发生时干细胞增生和分化功能受损引起角膜上皮结构不能重建导致结膜上皮及血管翳移行修复角膜表面以致视功能下降。
角膜缘移植术是通过修补角膜缘组织缺损、恢复干细胞数量以达到重建眼表面的目的。Ｋｅｎｙｏｎ等［2］已经证实角膜上皮干细胞在治疗上皮边界缺失以及眼球表面损伤等疾病方面具有疗效。为了避免免疫排斥反应临床上多采用自体干细胞移植的方式来治疗ＬＳＣＤ［3］。
首先从患者正常眼或其亲属的眼取角膜缘上皮细胞切片然后在体外进行扩增培养最终得到大量的角膜缘干细胞组织。Ｒａｍａ等［4］最近报道在纤维蛋白上培养和扩增的角膜缘干细胞被成功移植到眼烧伤患者上大约3／4患者恢复了视力。另外一种方法是绕过角膜干细胞本身用口腔黏膜上皮细胞作为角膜缘干细胞的替代来源［5］。
首先从患者口腔内提取黏膜上皮细胞切片然后在体外人类羊膜上进行扩增培养。
但是使用人类羊膜面临伦理挑战而使用非人类培养细胞又可能出现免疫性问题。为此Ｈｉｇａ等［6］采用一种新的培养技术采用纤维蛋白制作的培养基来扩增黏膜组织。尽管这种培养方式从免疫学角度具有吸引力然而对于黏膜细胞在培养基上是否能长期生存并且是否具有再分化能力尚不明确。

2. 青光眼的干细胞治疗
青光眼是眼压调整功能发生障碍使眼压异常升高因而产生视功能障碍并伴有视网膜形态学变化的疾病。
传统治疗青光眼的方法主要集中在如何减少眼内液生成以及针对睫状体和小梁的处理以便眼内液流出。
青光眼患者同样可以从干细胞移植技术获得治疗的方法。Ｋｅｌｌｅｙ等［9］报道利用小梁干细胞移植技术使得眼内液得以流出从而降低眼压。很早就有研究发现原发性开角型青光眼发病的同时会伴有小梁组织细胞的大量减少［10］。
目前青光眼发病的确切病因尚不确定其中一种可能的机理是由于小梁细胞故障阻碍了眼内液体的流出。
Ａｃｏｔｔ等［11］从小梁祖细胞中发现了一种类干细胞群并设想将这些细胞扩增培养后移植到青光眼患者的小梁上。
虽然后来Ｇｏｎｚａｌｅｚ等［12］从人类小梁细胞中成功分离出这种类干细胞群但是这种细胞在表型上和成熟的小梁细胞存在差异［13］。
而这些细胞在临床上的应用还未见有相关的文献报道。既然青光眼最主要的影响在于神经节细胞的死亡因此可以通过从各种祖细胞提取神经节细胞来替换受损伤的细胞从而达到治疗青光眼的目的。这种方法在生物学层面上虽然有很大的吸引力但它能否重新修复受损伤的包含神经节细胞的视神经纤维层尚是未知数因为理论上一直认为由于青光眼眼压升高所致的神经损害是不可逆转的。
尽管如此科学家们仍在孜孜以求地探索着。目前已经证实可以从胚胎干细胞和人工诱导干细胞中获得视网膜神经节细胞［14-16］这为视神经的修复提供了支持。
由此可见未来青光眼的干细胞治疗前景还是令人鼓舞的。

3.视网膜血管疾病的干细胞治疗
很多常见的致盲性眼疾都和视网膜血管异常有关。
这类疾病包括糖尿病视网膜病变、早熟性视网膜病、黄斑毛细血管扩张和视网膜血管瘤增殖。
局部血管网络和周围组织之间的协调对维持视网膜的生理平衡和功能具有重要的意义［17-18］。
事实上内皮细胞可以提供营养物质来刺激和引导神经干细胞的自我更新和分化［19］。
鉴于血管内皮细胞和周围组织的相互依存关系有可能采用血管或神经祖细胞为组织提供旁分泌辅助功能从而应对组织缺氧或基因编码特异性变性的危险情况。
这种治疗方法一个很大的优点是避免了破坏性操作使得受损视网膜的修复和正常功能的维持变得容易。Ｌｉ等［20］报道他们利用小分子诱导因子促使干细胞沿着特定路径分化。
这些新分化形成的细胞通过产生细胞因子、生长因子和营养分子可以为受损细胞提供替换源或为受损组织提供旁分泌辅助功能［18］。
可以用来修复视网膜血管损伤的干细胞有很多来源如骨髓细胞、人类脐血细胞等。
成人骨髓细胞含有丰富的造血干细胞通过分化可以形成血管内皮祖细胞（ｅｎｄｏｔｈｅｌｉａｌｐｒｏｇｅｎｉｔｏｒｃｅｌｌｓＥＰＣｓ）和星形胶质细胞进而修复受损的血管［19］。
Ｃｈｉｏｕ等［21］研究发现源于骨髓细胞的ＣＤ45细胞（血型糖蛋白细胞）在体外同色素上皮细胞一起培养可以生成感光细胞群。
骨髓造血干细胞在信号因子的激励下可以产生ＥＰＣ并且在眼受损处及缺血性周边血管准确定位到血管再生的位点。
骨髓细胞中含有各种祖细胞可以直接分化形成ＥＰＣ又可以形成其他促进旁分泌功能及保持血管内皮稳定的细胞。
但是这些细胞是否能够促进血管正常化或者改善缺氧性血管损伤目前还有很大争论［22］。
Ｅｌｓｈｅｉｋｈ等［23］认为ＥＰＣ具有与单核细胞类似的功能在血管形成的早期发挥一定的作用。
而在血管形成的后期这些细胞主要发挥旁分泌的功能激发其他类型的血管祖细胞的产生。
对于骨髓细胞的作用机理同时存在着另外一种观点。Ｒｉｔｔｅｒ等［24］研究发现骨髓细胞对新生血管的形成有直接的调节作用而不需要通过生成ＥＰＣ来体现这种作用。
Ｈｉｇａｓｈｉ等［25］在小鼠实验中证实骨髓祖细胞可以恢复和维持缺血或缺氧性受损血管的功能并能避免血管畸形现象的发生。

4. 视网膜神经退行性疾病的干细胞治疗
视网膜血管性疾病主要病变部位在血管随后才会进展到神经部位。
而视网膜神经退行性疾病则直接导致神经病变主要表现为对光感受器和视网膜色素上皮（ｒｅｔｉｎａｌｐｉｇｍｅｎｔｅｐｉｔｈｅｌｉｕｍＲＰＥ）细胞的功能损伤。
年龄相关性黄斑变性（ａｇｅ-ｒｅｌａｔｅｄｍａｃｕｌａｒｄｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎＡＭＤ）是最常见的神经退行性眼疾其发病原因主要与黄斑区长期慢性光损伤及ＲＰＥ细胞老化有关。
既然视网膜神经退化疾病都存在感光细胞及ＲＰＥ细胞的丢失常规的药物治疗缺乏疗效因此目前相对理想的治疗方法可以通过干细胞移植来修复、补充或替代这两类丢失的细胞。

4．1 干细胞移植替换
ＲＰＥ细胞对于神经退行性眼疾逐渐老化的ＲＰＥ功能障碍连同光感受器病变是最终导致视力下降的主要原因［26-27］。单层的ＲＰＥ细胞对于维持感光细胞的功能和存在有着重要的意义。
ＲＰＥ和光感受器是一个整体的功能单元ＲＰＥ的变性必然会导致接连的光感受器细胞的损失。
由于异体移植存在免疫排斥的问题最近报道一些自体ＲＰＥ替换手术已经应用在临床试验上。
Ｊｏｕｓｓｅｎ等［28］运用 360°视网膜整体移位的方法获得视网膜边缘的ＲＰＥ细胞然后用于同眼的ＲＰＥ替换。尽管这种操作方式可能引起重大的并发症但是这至少表明了ＡＭＤ自体ＲＰＥ细胞替代疗法的可行性和潜在的效益。
Ｍｅｙｅｒ等［29］和Ｃａｒｒ等［30］研究小组已经实验证实了胚胎干细胞可以分化形成ＲＰＥ细胞在小鼠实验模型下移植后的小鼠视觉功能在一定程度上得以保护。
实验发现长期培养的胚胎干细胞在自然分化情况下可以生成许多具有ＲＰＥ形态特征的细胞并且表达ＲＰＥ特异性标记物如ＲＰＥ65蛋白、细胞视黄醛结合蛋白（ＣＲＡＬＢＰ）和斑萎蛋白等。
将形成的ＲＰＥ类似物导入到小鼠的眼内观察到细胞得以存活并且很好地融入到了ＲＰＥ细胞群内使得视网膜变性暂时得到缓解。
但是胚胎干细胞的自然分化是一个漫长的低效率的过程。为了提高效率使其达到临床应用的标准可以将胚胎干细胞同营养细胞或激活素一起培养［31-32］这样既缩短了培养时间又增加了ＲＰＥ产出率。ＲＰＥ细胞还可以由人工诱导多功能干细胞（ｉｎｄｕｃｅｄｐｌｕｒｉｐｏｔｅｎｔｓｔｅｍｃｅｌｌｓｉＰＳＣｓ）的方式获得。
运用ｉＰＳＣｓ技术有很多便利之处其最大的特点是解决了干细胞资源短缺的问题可以从患者自身的体细胞直接获取所需的干细胞。
由于细胞来源取自患者自身因此可以避开移植以后免疫排斥的问题。同胚胎干细胞一样ｉＰＳＣｓ可以自发地分化形成ＲＰＥ细胞而且其分化效率和途径可以由Ｄｋｋ1等活性因子调控［33-34］。在体外诱导培养下ｉＰＳＣｓ分化成具有ＲＰＥ形态和色素沉着特性的细胞并且表达了ＲＰＥ特异性标记物移植到实验小鼠眼内同样能够保持一段时间的形态和功能稳定性缓解了视网膜变性［35］。

4．2 干细胞移植替换感光细胞
除了ＡＭＤ可以受益于干细胞移植疗法外一些遗传性视网膜疾病如视网膜色素变性同样可以运用干细胞移植技术来治疗。
这类疾病大多数是由于单基因缺陷引起的而且主要致病点在于损害光感受器因此可以通过功能性的光感受器细胞替换达到治疗的效果。
同ＲＰＥ细胞相比光感受器细胞在体外的分化形成要复杂得多。虽然已经成功地从胚胎干细胞和ｉＰＳＣｓ细胞中分化出光感受器祖细胞［3234］但是对于具有完全功能的光感受器的产生还未见有相关报道。
Ｉｎｏｕｅ等［36］报道指出在视网膜睫状缘区域同样包含一定数量的内源性成体干细胞从这些干细胞中也可以分化形成光感受器细胞。
但是这些干细胞的数量极少并且获取相对困难因此不足以达到临床应用的标准。Ｃｉｃｅｒｏ等［37］一直对睫状缘分化细胞的起源和性质是否适宜眼内移植表示怀疑。
另外一个有希望的替代疗法是使用神经祖细胞实验表明神经祖细胞对光感受器细胞的修复可以起到一定的作用［38］。
这一作用是通过神经祖细胞释放神经营养因子实现的并且可以通过转基因的方式来过度表达释放营养因子使这一作用得到加强。这个发现提出了一个有趣的设想即干细胞或许可以作为运输载体将药物送到视网膜上从而达到靶向治疗的效果。

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