角膜上皮干細胞移植給患者帶來光明 恢復角膜微環境

從健康眼睛里取一點正常的角膜上皮干細胞，在細胞培養箱里培養3—4周時間，然后再植入患者眼中，就有可能為一些嚴重角膜上皮干細胞缺乏的失明患者帶來光明。

日前，這項來自廈門大學眼科研究所的“組織工程角膜上皮的基礎研究和臨床應用”項目，摘得了2018年度廈門市科學技術獎的“桂冠”。該項目在國內首次注冊基于羊膜載體組織工程角膜上皮的臨床實驗，并應用于嚴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”，恢復角膜微環境

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。我們人類的角膜上皮細胞不斷生長，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，比如化學傷、熱燒傷、嚴重的感染、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生持續性角膜上皮缺損、慢性炎癥、角膜潰瘍、角膜上皮結膜化和新生血管侵入，造成患者嚴重視力障礙甚至失明。

據不完全統計，我國至少有100余萬嚴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。嚴重角膜上皮干細胞缺乏導致的失明，不但嚴重影響患者的生存質量，更給家庭和社會帶來沉重負擔。

廈門大學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境就像提供“種子”營養的“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”和持續繁衍更新的“種子”，最終會發生排斥反應或角膜上皮持續不愈合而導致手術失敗。因此，角膜上皮干細胞移植是這一類患者復明的必由之路。

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的新型羊膜載體擴增培養角膜上皮干細胞，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，就可以恢復角膜正常的微環境，保持‘種子’細胞長久的活性，維持角膜上皮的健康狀態，也為后續角膜移植提供了良好的基礎。”李煒說。

“組織工程角膜上皮的構建是一個復雜的系統工程，目前世界上只有包括廈門大學眼科研究所在內的少數幾個團隊開展這項技術。”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維持困難，體外擴增效率和質量不高，沒有標準化的組織工程角膜上皮構建方法，因此使其臨床推廣應用受到了限制。

進入臨床實驗，大規模應用指日可待

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建技術開展了系統的研究。

據了解，該團隊首先從基礎研究入手，深入探討角膜上皮干細胞調控的分子機制，系統提出了角膜上皮干細胞微環境的新理論，模擬體內角膜緣微環境進行體外角膜上皮干細胞的擴增培養。

“體外擴增效率和質量不高將導致干細胞植片質量差，手術成功率低。”李煒說，研究團隊發現了調控角膜上皮干細胞增殖與分化的新機制，通過加入小分子調節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，構建了多種基于羊膜的新載體，使得構建的組織工程角膜上皮具有更好的組織結構和光學性能。

李煒告訴記者，缺乏標準化的構建方法將導致植片質量參差不齊，無法產業化大量生產。為此，研究團隊還自主設計制造了高效的組織工程角膜上皮生物反應器，該培養系統的應用使角膜上皮干細胞培養的操作更加簡單，容易標準化，有利于培養結果的質量控制，是目前較為理想的角膜上皮干細胞培養系統。

“除此之外，團隊還改進了組織工程角膜上皮移植的手術方式，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，并首次在國內建立體外擴增角膜干細胞的標準化方法。

目前，該項目研究進入了臨床實驗階段，已實施了30多例嚴重角膜干細胞缺乏患者的組織工程角膜上皮移植手術，大部分患者成功復明，獲得了良好的治療效果。該項目的落地準備工作正在緊密實施中。