第二看臺
從健康眼睛里取一點正常的角膜上皮干細胞，在細胞培養(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，它表面的上皮細胞功不可沒。我們?nèi)祟惖慕悄ど掀ぜ毎粩嗌L，不斷更新，而維持這種更新的源泉就是角膜上皮干細胞。
很多眼科疾病都可以破壞角膜上皮干細胞，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擔(dān)。
廈門大學(xué)眼科研究所李煒教授介紹，角膜上皮干細胞就像“種子”，而干細胞所處的微環(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，角膜上皮干細胞移植分為自體和異體干細胞移植。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入患者眼球表面。“這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)。”李煒表示，組織工程角膜上皮移植的難點在于角膜上皮干細胞在體外狀態(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胞調(diào)控的分子機制，系統(tǒng)提出了角膜上皮干細胞微環(huán)境的新理論，模擬體內(nèi)角膜緣微環(huán)境進行體外角膜上皮干細胞的擴增培養(yǎng)。
“體外擴增效率和質(zhì)量不高將導(dǎo)致干細胞植片質(zhì)量差，手術(shù)成功率低。”李煒說，研究團隊發(fā)現(xiàn)了調(diào)控角膜上皮干細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行了全面改進，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胞培養(yǎng)系統(tǒng)。
“除此之外，團隊還改進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，這進一步提高了治療效果。”李煒指出，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胞的標(biāo)準(zhǔn)化方法。
目前，該項目研究進入了臨床實驗階段，已實施了30多例嚴(yán)重角膜干細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。
