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视网膜退行性疾病细胞替代治疗的现状与展望

医学参考报 干就有未来
2024-10-14

撰文│余   川  万光明

编辑│毕紫娟

审校│汤红明

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视网膜退行性疾病以视网膜色素上皮细胞和光感受器细胞进行性减少为主要特征,目前尚不可治愈,一旦发生,不可逆转,如老年性黄斑变性、视网膜色素变性及Stargardt病等。临床上视网膜退行性疾病的治疗多以抗炎和营养神经等方法为主,但作用有限,不能有效恢复受损视网膜色素上皮细胞、光感受器细胞和视网膜神经细胞功能。


研究发现, 视网膜退行性疾病存在相关致病基因或易感基因,且基因疗法已被证实可改善遗传性视网膜疾病患者的视觉功能,但这种治疗对晚期患者效果较差。近年来,视网膜疾病再生治疗被广泛研究。细胞替代治疗已成为视网膜退行性疾病的一种潜在治疗方法,通过细胞移植,将具有特定功能的细胞定植受损视网膜,替代受损细胞或改善视网膜微环境,以恢复缺失功能。


因自体或异体来源视网膜色素上皮细胞移植的多并发症,相关研究逐渐减少。目前,以干细胞为基础的疗法替代丢失的视网膜细胞已成为一个快速发展的转化研究领域,采用的移植细胞包括不同类型干细胞及干细胞来源的视网膜色素上皮细胞和光感受器细胞,如胚胎干细胞、间充质干细胞、诱导多能干细胞等。不同类型的移植细胞有不同优缺点,本文从不同来源移植细胞特点的角度分析视网膜退行性疾病细胞替代治疗的现状,并就目前研究现状,对不同来源移植细胞替代治疗视网膜退行性疾病的前景进行展望。

一、现状

1. 干细胞
干细胞不仅能够自我更新,还具有向多种类型细胞分化的能力。胚胎干细胞和成体干细胞是哺乳动物体内常见的两种干细胞。胚胎干细胞见于发育的胚胎中,可定向分化,形成机体各组织。成体干细胞主要存在于骨髓、(刚出生后的胎儿)脐带、脂肪及神经等已分化组织中,其不仅可分化为所在组织起源的细胞,还可被诱导形成诱导多能干细胞,进而分化为特定类型细胞。

成体干细胞包括骨髓间充质干细胞、人脐带间充质干细胞、脂肪间充质干细胞及神经干细胞等。目前,玻璃体腔注射骨髓间充质干细胞和视网膜下腔移植人神经干细胞、人脐带间充质干细胞和脂肪间充质干细胞治疗老年性黄斑变性的临床研究已开展。玻璃体腔注射的骨髓间充质干细胞难以定植于视网膜,主要通过免疫调节及分泌营养因子来延缓视网膜退行性病变,但会导致晚期视网膜色素变性患者出现纤维化和牵拉性视网膜脱离等并发症。流产胎儿的神经干细胞视网膜下腔移植治疗的研究发现,该细胞具有一定吞噬功能,能够保护光感受器细胞,无成瘤现象发生。人脐带间充质干细胞治疗老年性黄斑变性的临床研究尚未见相关报道。脂肪间充质干细胞经视网膜下腔注射可导致视网膜前膜和脉络膜新生血管等并发症。此外,视网膜干细胞治疗视网膜退行性病变已在动物实验和早期临床试验中取得一定成效,其安全性仍需进一步验证。

研究证实,胚胎干细胞用于治疗退行性疾病时,形成畸胎瘤的风险较大,移植术后需应用免疫抑制剂,降低排斥反应。诱导多能干细胞由成体细胞去分化而来,具有与胚胎干细胞类似的分化潜能,两者经诱导分化形成视网膜色素上皮细胞、光感受器细胞等进行移植治疗视网膜退行性疾病的研究。

2. 视网膜色素上皮细胞
由于视网膜色素上皮细胞在视网膜退行性疾病中受累较早及对光感受器细胞的保护和支持作用,视网膜色素上皮细胞移植已成为目前治疗视网膜退行性疾病的重要临床方法之一。移植细胞可分为自体或异体来源及干细胞来源的视网膜色素上皮细胞。

(1)自体或异体来源的视网膜色素上皮细胞
自体视网膜色素上皮细胞取材较为困难,易导致视网膜出血、脱离及增殖性玻璃体视网膜病变等并发症。异体视网膜色素上皮细胞,包括胎儿视网膜色素上皮细胞和成人视网膜色素上皮细胞,其中成人型细胞移植后易出现免疫排斥反应;胎儿型细胞具有取材相对容易、免疫原性低,可在体外大量扩增,有望成为理想的移植细胞来源。

(2)胚胎干细胞来源的视网膜色素上皮细胞
胚胎干细胞经诱导分化形成的视网膜色素上皮细胞,在结构和功能上具有正常视网膜色素上皮细胞的典型特征。研究表明,胚胎干细胞来源的视网膜色素上皮细胞移植后,患者视力均得到改善,长期随访并未发现免疫排斥反应、成瘤等并发症,又因其具有免疫反应性低、细胞来源充足的特点,成为目前临床研究中较多的移植细胞,但其携带致病基因,需要进行分化程度控制并提高纯度。

(3)诱导多能干细胞来源的视网膜色素上皮细胞
诱导多能干细胞是通过导入外源基因使体细胞去分化获得,具有胚胎干细胞类似的形态结构和分化潜能,可分化成具有表达成熟蛋白和吞噬活性的视网膜色素上皮细胞。由于存在携带致病基因、突变及潜在致癌性等风险而终止相关试验,但临床试验研究证明了其治疗老年性黄斑变性的安全性,这需要进一步研究以证实和提高诱导多能干细胞的临床适用性。

(4)间充质干细胞来源的视网膜色素上皮细胞
间充质干细胞可进行跨胚层分化,特定条件培养可诱导间充质干细胞分化为视网膜色素上皮细胞,可通过眼内注入法和体外诱导法来实现这一过程。动物实验表明,大鼠视网膜下腔注射的间充质干细胞可与视网膜色素上皮层及视网膜神经上皮层整合,而经小鼠尾静脉注射的间充质干细胞可迁移至视网膜神经上皮层。两种眼内注入途径诱导的视网膜色素上皮细胞可表达特征性标志物,但缺乏视网膜色素上皮细胞典型特征和功能。体外诱导的视网膜色素上皮细胞仅具备正常视网膜色素上皮细胞的部分功能,如相关标志物表达、吞噬及分泌功能等。目前该移植细胞存在诱导率低,移植后存活率低等缺点。

此外,自体虹膜色素上皮细胞与视网膜色素上皮细胞起源于同一胚胎细胞系,结构及功能上有诸多相似,经视网膜下腔注射移植于老年性黄斑变性患者后,可能获得视网膜色素上皮细胞的特性,但功能较低。有研究认为其对湿性老年性黄斑变性的治疗可能有益,因其具有自体来源、取材相对容易等优点,移植后很少发生免疫排斥反应和脉络膜新生血管的复发。

3. 光感受器细胞
不可逆性的光感受器细胞损伤常发于视网膜退行性疾病晚期,单一视网膜色素上皮细胞移植不能满足病情需要。研究发现,体外扩增的视网膜色素上皮细胞可在一定程度上分化和表达光感受器标记物。经过鼠源性、人源性、干细胞源性及体外二维培养和三维视网膜分化等不断探索和改良,已获得具有纤毛结构、成熟外节结构及整合能力的光感受器细胞,为视网膜退行性疾病的光感受器细胞替代治疗提供了移植来源。

胚胎干细胞和诱导多能干细胞分化形成光感受器细胞及其前体细胞是目前重要的研究方向之一。移植治疗早期,免疫调节和神经营养起到保护视功能作用,移植的长期效应主要是替代细胞和形成突触。联合移植和个性化移植已成为光感受器细胞替代治疗研究的热点。研究表明,联合移植的光感受器细胞分化率高于单一移植。对于特殊类型视网膜退行性疾病,如视网膜色素变性、视锥细胞营养不良等,相应细胞呈特异性丧失,视杆细胞和视锥细胞的个性化移植为此类退行性疾病提供了合适的治疗方法。

光感受器细胞移植效果受疾病类型、外界膜完整性、反应性胶质增生及免疫反应影响,如何选取合适的移植细胞来源、分化状态、植入时机及纯化移植细胞,进一步优化移植效果在当前研究中备受关注。


二、展望

视网膜退行性疾病细胞替代治疗中,安全、高效地移植细胞至关重要,理想的移植细胞需具有较高存活率、稳定分化程度、特定移植方式及与宿主视网膜高效整合等特点。但因移植细胞存在免疫排斥、成瘤性、携带致病基因等不足和病变区微环境改变的特点,细胞替代治疗效果受到很大程度限制。随着诱导纯化方法完善和移植技术不断更新,不同来源移植细胞在治疗视网膜退行性疾病方面成为现实,但其远期疗效和安全性仍需进一步评估。

不同来源移植细胞将成为未来细胞替代治疗的研究焦点,通过实验室和临床研究,不断优化移植细胞的治疗效果,建立不同视网膜退行性疾病移植细胞的评价体系,可有效筛选出合适供体细胞。而细胞替代治疗效果的提高,不仅需要充分利用不同来源细胞各自的移植优势,还应采取有效措施避免其制备及治疗过程中的风险因素。更重要的是重视移植细胞作用机制及其自身功能调控机制的研究,通过不同形式的预处理增强不同来源移植细胞在体内、体外的生物学活性,将更有助于提高视网膜退行性疾病的治疗效果。相信通过多学科交叉合作,不同来源移植细胞的潜在问题能够得到解决,且在移植治疗及其个性化移植或联合移植方面取得重大进展。通过不断增强移植细胞的临床适用性,基于不同来源移植细胞的替代治疗将在视网膜退行性疾病中得到广泛应用。
(ID :yxckbsc2022010501)

作者简介

万光明  教授

   

主任医师,现任河南省眼科医院副院长,郑州大学第一附属医院眼科党支部书记、眼一科主任。长期从事眼底病临床及研究工作,担任中国中西医结合学会眼科分会常务委员,中国医师协会眼底病专业委员会委员,中华医学会眼免疫学组委员,河南省中西医结合学会眼科分会主任委员,河南省医师协会眼科分会副会长,《中华医学杂志(英文版)》同行评审专家,《眼科新进展杂志》副主编,《中华眼外伤职业眼病杂志》编委。

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