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哈佛大学医学院:干细胞疗法为恢复眼部视力提供新证据,I期试验成果喜人


干细胞疗法恢复眼部视力再添新证!



一般情况下,角膜损伤的失明患者可以通过移植复明。然而经历特殊损伤的患者因其角膜干细胞缺失无法进行传统的角膜移植术,亟需一种更安全有效的新技术。哈佛大学医学院的研究人员通过角膜上皮干细胞移植1期临床试验,可4周恢复视力,实现LSCD患者治疗新突破。相关研究成果已发表在《Science Advances》(影响因子:14.957)期刊。干细胞疗法有望为更多眼疾患者带去光明和希望。



眼睛,是捕捉世间万物的“相机”,角膜作为眼睛最前面的透明部分,就是这台相机的“镜头”。镜头是决定相机品质的关键因素,角膜之于眼睛的重要性不言自明。


角膜病是第二大致盲眼病,我国约有400万角膜病盲人患者。这些患者的大部分可以通过安全、有效的角膜移植术重获视力。


但是,由于可用的角膜数量有限,与庞大的患者群体不匹配;另外由于化学烧伤等特殊损伤的患者,其角膜干细胞缺失,无法用传统的角膜移植疗法。因此,亟需寻求新的突破方案,为身处黑暗中的患者带来更多光明的希望。


为解决上述问题,哈佛大学的研究人员研发了新方法——在体外通过人羊膜来源干细胞来培养角膜上皮细胞(CALEC),经过I期临床试验,4名患者的视力得到恢复。该研究的成功有望为角膜疾病患者的治疗提供新的手段,为更多眼疾患者带去“光明”和希望。

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4周恢复视力水平,CALEC疗法安全有效


和一般的角膜移植手术不同,经历过化学烧伤或其他损伤的眼睛可能出现角膜干细胞缺乏症(limbal stem cell deficiency,LSCD),这是角膜周围组织细胞的不可逆损伤,表现为角膜新生血管和结膜化。常见症状包括持续性的角膜上皮缺损、炎症和角膜疤痕,严重者可造成视力障碍甚至失明,极大影响患者的生活质量。


为此,来自美国哈佛大学医学院丹娜法伯癌症研究院的Ula Jurkunas博士及其研究团队使用创新制造工艺,实现了无异生素、无血清和无抗生素培养角膜上皮细胞(Cultivated autologous limbal epithelial cell,CALEC),用于LSC分离和扩增到人羊膜上,并在良好的生产规范设施中进行严格的质量控制,成功避免了此前角膜移植疗法存在的弊端。

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△ 哈佛大学医学院的Ula Jurkunas博士(左一)及其研究团队成功研制出创新的CALEC疗法,为治愈更多眼疾患者带来希望


研究人员首先采集了角膜缘样品用于制备单细胞悬液,将其铺于6孔板汇中后经过9.1±2.5天的培养形成P0单层细胞,随后收集细胞将至接种到去上皮化的羊膜移植物上,经过6.7±1.4天培养后转移至羊膜上进行培养形成P1细胞。培养过程中通过乳酸脱氢酶(LDH)检测和显微镜来确定P1细胞的数量和形态。

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△ 角膜上皮干细胞的离体培养和培养细胞的表征


进一步地,研究人员还使用集落形成效率(CFE) 评估了LSC的干性。并通过检测胞内iATP发现LSC的增殖存在剂量依赖性。通过使用免疫荧光对p63、p63α、C/EBPδ和Krt12等标志物进行了检测,结果表明在P0至P1等不同阶段都可以检测到干性标志物的表达。

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△ 干细胞标志物p63,p63α,C / EBPδ和分化角膜上皮细胞Krt12的标志物在CALEC构建体中的表达


为了保持高水平的细胞活力(细胞死亡率低于72%),以保证移植手术的顺利进行,研究人员还进一步探究了从实验室到手术室的最佳储存运输条件。


在完成了前期临床前开发过程后,研究人员在5名(在入组的5名患者中,4名接受了CALEC移植。)患者身上进行了I期临床试验,以检测 CALEC 移植物用于单侧角膜干细胞缺乏症的安全性和可行性和初步疗效。


结果显示,所有接受活检的受试者,供体眼睛均痊愈,没有并发症,视力在 4 周内恢复到基线水平,均未发生重大安全事件。


随访一年后,患者角膜表面愈合,其中两名患者可以接受角膜移植,两名患者在没有更多治疗的情况下视力有所改善。

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△CALEC移植物的制造和移植的整个过程总结


I期临床试验接受干细胞移植的4名患者在接种12个月后获得了稳定的眼表面功能,一定程度上表明了该方法的安全性、有效性、可行性。

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△来自哈佛大学医学院的主任医生Ula Jurkunas博士在波士顿Mass Eye and Ear医院为其中一位LSCD患者进行角膜移植


“我们希望通过进一步的研究,CALEC有一天能够填补因化学烧伤和损伤患者无法接受人工角膜移植的治疗空白。”Jurkunas博士表示,如果能够将这种疗法标准化,将有望帮助全世界具有此类治疗需求的患者,为其提供新的治疗手段和复明希望。




干细胞疗法为致盲性眼疾患者带来光明



再生医学的进步,干细胞成为力挽眼部疾病(如干眼症、青光眼、年龄相关性黄斑变性、视力下降、角膜损伤、失明等)的“利器”,已经有越来越多的医学研究证明干细胞疗法发挥关键作用。


01

干细胞衍生的感光细胞引入视网膜可恢复视力


视网膜具有感光作用,是眼睛“相机”里面的感光“底片”,专门负责成像。


2022年,宾夕法尼亚大学的一个研究团队在《Stem Cell Reports》上发表了一项新研究,他们成功地将干细胞衍生的感光细胞引入到犬类的视网膜中,非但没有产生免疫排斥反应,由干细胞衍生的人类感光细胞还分化为极强的与二级神经元建立联系的突触结构,这标志着基于细胞的治疗取得了重大进展。

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△ 全身免疫抑制促进犬视网膜下植入的人ESC衍生感光前体的存活和整合



02

干细胞治疗年龄相关性黄斑变性


年龄相关性黄斑变性(AMD),是与年龄相关的退行性疾病,一直是全球老人失明的主要原因。


2022年,来自瑞典卡罗琳学院等机构的科学家们试图利用干细胞来治疗AMD。他们通过scRNA-seq分析,证实干细胞确实能衍生为纯正的视网膜色素上皮(RPE)细胞群,这些衍生细胞在被植入动物模型视网膜后,甚至能够继续成熟并减缓AMD的过程,有望安全有效地治疗AMD。

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△正常眼底(左)与黄斑变性眼底(右)



03

iPSC基因重编程实现视神经“返老还童”


干细胞技术在“抗衰”领域的成果还体现在恢复视力方面。


2020年,哈佛医学院David Sinclair团队利用三种基因让视网膜的神经细胞实现“返老还童”,重新获得修复损伤和再生的能力。因青光眼或自然衰老而视力减退的小鼠,重新了获得年轻时的正常视力。该研究还因其重要性和突出成果,荣登当月《Nature》杂志封面。

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04

大阪大学首创iPSC角膜移植术成功让患者恢复视力


2019年3月,日本大阪大学日本批准全球首个使用诱导多能干细胞(iPSC)培养角膜移植给患者的临床试验。随后传来好消息,全球首例将使用iPSC培养出的角膜组织移植到人体的手术成功,《Nature》对此进行了报道。

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△ 全球首例成功将使用iPS细胞培养出的角膜组织移植到人体的手术


2022年4月,大阪大学为了证实异体iPSC角膜组织的有效性与安全性,研究者给另外3位患有“角膜上皮干细胞衰竭症”的患者进行了移植。在长期跟踪随访后,除了1位因患有白内障难以评估之外,其余患者症状均获得改善,一位患者的视力甚至从0.15恢复至0.7,与常人无异。


利用干细胞技术强大的再生能力,人类或将在眼部疾病中施展更大“威力”,通过更多新疗法面对外来损伤和退行性病变。干细胞技术的不断进步,不仅展示了再生医学治愈更多疾病的魅力,而且为保护人类健康提供了强劲的医学动力,人类社会正在进入细胞疗法的新纪元。



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