干细胞cell治疗致盲性眼病有了新希望

文章来源: 科技日报 / 作者: 2019-07-30
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第二看台

老年性黄斑变性(AMD)、视网膜色素变性(RP)等视网膜变性疾病是目前尚无有效治疗手段的凶险致盲性眼病,也是公认的 “视力杀手”。由中南大学爱尔眼科学院院长唐仕波教授professor、爱尔眼科科学实验所副所长陈建苏教授professor带领团队,利用诱导多能干细胞cell(iPS)条件培养基和飞秒角膜透镜,联合构建高活性视网膜色素上皮细胞cell(RPE)的科学实验,不但有利于对视网膜色素上皮细胞cell生理特性、药物筛选等科学实验,还有利于构建组织工程视网膜层及其移植。这将帮助科学家开发出应用组织工程 RPE 细胞cell片治疗视网膜变性疾病和光感受器病变的新方法。

培养高活性的视网膜细胞cell

与年龄相关的老年性黄斑变性是发达国家 50 岁以上人群视力损害和致盲的首要病因,多达 90% 的病人无法治愈。数据显示,发达国家年龄 50 岁以上黄斑变性的发病率达 11%,目前中国的发病率接近发达国家,患病人数超过 3000 万人,并以每年 30 万人次的速度增加,成为中国现阶段 50 岁以上年龄群体发病率最高的三大眼科疾病之一,而且女性呈现出比男性更高的危险性。

科学实验发现,未来最有希望治疗老年性黄斑变性的方式是视网膜色素上皮细胞cell疗法、视网膜黄斑部分的移植。那么,要采用 RPE 疗法,就需要先培养健康的视网膜细胞cell。

陈建苏告诉科技日报记者,取出死亡时间在 3 小时内捐献者的带有部分脉络膜的视网膜组织,在解剖显微镜下可将带有部分脉络膜的 RPE 层从捐赠组织中分离出来,并培养出 RPE 细胞cell。“本科学实验通过半定量蛋白芯片分析鉴定,发现了包括血小板衍生生长因子factors AA(PDGF-AA)、胰岛素样生长因子factors结合蛋白 2(IGFBP-2)等因子factors,在诱导多能干细胞cell上清液中,含量显著增高,从而获得大量增殖能力强、高活性及具有良好功能的 RPE 细胞cell。”

获得类似视网膜自然结构的片状组织

正常眼内的 RPE 细胞cell,是紧密连接的单层细胞cell,只有移植单层 RPE 细胞cell才有可能提高其存活率并发挥功能。基于这个原因,科学实验团队开始利用组织工程的方式,尝试体外构建具有功能的 RPE 细胞cell片。

基因gene整合是指把两个非同源基因gene连接起来。爱尔眼科团队针对视网膜变性疾病展开进一步的科学实验,从患者的尿液、血液提取体细胞cell,进行体外扩增培养,并通过非基因gene整合型的方式进行重编程转化,将患者的尿液、血液来源的细胞cell逆转为具有自我复制及分化能力的诱导多能干细胞cell。

“通过科学实验,对转化成功的尿液、血液来源的诱导多能干细胞cell,进行传代纯化并通过多能性基因gene表达、干性蛋白标志物免疫荧光及体外拟胚体试验等方法进行鉴定,确认产生的诱导多能干细胞cell具有多向分化的能力。” 爱尔眼科学院助理科学实验员顾佳宁说,后续通过 3D 分化培养方式,用不同的培养基对诱导多能干细胞cell进行视网膜方向的定向诱导分化,获得视网膜器官发育的类似组织。并对其中出现色素表达的细胞cell,进行分离培养,得到 RPE 细胞cell,通过培养形成一层超薄的类似视网膜自然结构的片状组织。

“但目前尿液及血液细胞cell的各种重编程方法效率均不高,往往要观察半个月以上,才能确定是否重编程成功。因此,获得患者体细胞cell来源的 iPS 细胞cell并不容易。” 陈建苏解释说,对 iPS 细胞cell的诱导分化存在多种影响因素,如初始细胞cell的密度及 iPS 细胞cell状态等。因此,通过 iPS 细胞cell诱导分化得到的 RPE 细胞cell色素表达情况不稳定,还需进一步控制各个变量,获得稳定分化成优质 RPE 细胞cell的诱导方法。

变角膜透镜为支架材料

一个成功的 RPE 细胞cell片应具备三要素,即种子细胞cell、培养系统和支架材料。除了高活性的种子细胞cell外,支架材料可有效保证细胞cell的黏附性,以及在移植时可确保细胞cell以正确的方向面对光感受器细胞cell。于是,科学实验团队把全飞秒激光近视手术中切下取出的角膜基质透镜 “变废为宝”,提高了其再利用价值。科学实验发现,当 RPE 细胞cell接种在角膜基质透镜上,并应用诱导多能干细胞cell条件培养液培养,可以使 RPE 细胞cell片具有更多的干细胞cell特性、完善的纤毛组装以及成熟功能。

此外,团队还采用 3D 细胞cell培养、类器官等新技术,建立眼遗传病患者疾病细胞cell模型,探明眼病发病和发展的机制及规律。基于发病机理分析,对现有药物做出个体化评估,以及发现新的治疗靶点和筛选新药物,获得眼遗传病及其他眼病新的治疗方案。

“几十年来,干细胞cell一直有望治愈疑难杂症。该项科学实验将加速推动更安全的诱导多能干细胞cell疗法的发展,同时,实验已经证明了该项技术的安全性、有效性,为进行人体临床试验提供了充足依据。” 唐仕波说。

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