一直以来,眼角膜移植是非常多失明患者的唯一希望,但是,作为人体组织,只有在签订过捐赠协议的人过世后,才有可能获得捐赠,所以不少失明患者只能在黑暗世界默默等待。
最近,一项新的研究让他们的等待之路出现了曙光。
一项来自《自然生物技术》杂志发布了来自瑞典林雪平大学的一项研究成果,20 名患有疾病和受损角膜的患者在接受了猪皮蛋白质设计的植入物后,视力得到了显着改善。
(资料图片仅供参考)
“我们对视力改善程度感到惊讶,”瑞典林雪平大学实验眼科教授Lagali 说,他是该研究的共同作者。
这些患者都患有一种名叫圆锥角膜的疾病。这是一种眼睛的保护外层逐渐变薄并向外凸出的疾病,在本次植入前,14名患者在接受植入物之前是失明的,但接受了移植手术两年后,他们已经恢复了部分或全部视力。其中有三人在手术后视力很好。
圆锥角膜 (KCN) 是一种以角膜变薄和突出为特征的疾病,会导致角膜呈不规则的圆锥形。随着圆锥角膜的进展,会出现不规则散光,并导致视力模糊,这可能无法用眼镜矫正。圆锥角膜通常发生在双眼中,并且累及中央角膜,圆锥的顶点正好在视轴下方。
每 100,000 人中约有 50 至 200 人患有圆锥角膜。在美国,一项研究发现每 100,000 人中有 54.5 人患病。
这一疾病需要角膜移植来治疗,但一直以来,角膜移植由于需要真实的人体组织而供不应求,研究团队称,他们一直在寻找一种低成本、广泛可用的替代品。
为了解决移植材料的限制,Lagali 和他的团队生物工程化了一种无细胞可植入医疗设备作为人类角膜基质组织的替代品。研究人员使用天然 I 型胶原蛋白作为原料,这是人体角膜中的主要蛋白质。为了获得丰富且可持续且具有成本效益的胶原蛋白供应,他们使用源自猪皮的医用级胶原蛋白,这是一种来自食品工业的纯化副产品,已用于 FDA 批准的青光眼手术医疗设备和伤口敷料。在之前的临床研究中,研究团队已经评估了由重组人胶原蛋白设计的植入物,它有几个局限性:胶原蛋白只能少量生产,植入物机械强度低,需要侵入性缝合,植入物没有评估长期稳定性,手术是侵入性的,导致强烈的伤口愈合反应和部分植入物融化。在这次的研究中,研究团队通过使用 I 型医用级猪真皮胶原蛋白来解决这些限制,开发一种新的双交联方法以提高植入物的强度和稳定性,并使用一种新的微创手术植入技术来促进角膜增厚、重塑和快速伤口愈合。
来自猪皮的胶原蛋白是食品工业的副产品,Lagali 说。“这使其广泛可用且更易于采购。”
为了制造这种植入物,Lagali 和他的团队将猪组织溶解以形成纯化的胶原蛋白溶液。这被用来设计一种模仿人类角膜的水凝胶。
然后外科医生在患者的角膜上切开水凝胶。
“我们将我们的材料插入这个缺口中以增厚角膜并对其进行重塑,使其能够恢复角膜的功能,”Lagali说。
目前已经是植入完成的两年后,患者的身体没有排斥植入物,也没有任何炎症或疤痕。
“总的来说,身体确实可以很好地处理猪组织,”未参与这项研究的约翰霍普金斯医学院眼科助理教授 Uri Soiberman 博士说。他补充说,通常排斥发生在移植后的一年内。
但任何实验性医疗程序都存在风险。Soiberman 说,在这种情况下,像胶原蛋白这样的外来分子可以诱导免疫反应。
研究人员给患者准备了为期八周的免疫抑制眼药水,以降低风险,这比接受人体组织角膜移植的人的剂量要少。Lagali 说,在这些情况下,患者需要服用免疫抑制药物超过一年。
“人类供体组织总是存在排斥的风险,因为它含有外来细胞,”他说。“我们的植入物不含任何细胞……因此排斥的风险很小。”
该程序本身也比传统的角膜移植更快。研究人员表示,每次手术大约需要 30 分钟,而人体组织移植可能需要几个小时。
在标准的角膜移植中,医生切开眼睛并去除受损或患病的组织,然后用来自人类供体的组织替换它。但这可能是侵入性的,并且会去除“角膜中许多原本健康的重要细胞和神经,”拉加利说。
手术也可能非常昂贵。
“很高兴这一疾病的治疗能有另一个选择,”Soiberman说。
然而,并非所有患者都经历了相同程度的改善。12 名伊朗患者戴眼镜后的平均视力为 20/58;功能性视力被定义为 20/40 或更好的镜片。
尽管如此,没有参与这项研究的芝加哥大学眼科临床教授玛丽安·马赛 (Marian Macsai) 博士表示,这项技术可能会改变圆锥角膜患者的游戏规则,它也可能适用于其他形式的角膜疾病。
“我们可以拥有生物工程角膜的概念将是革命性的,”Macsai 说。“它可能会消除排斥的风险,并可能使全世界的患者都可以使用角膜。”
然而,他指出,试点研究存在局限性。目前尚不清楚该手术是否适用于患有除圆锥角膜以外的其他形式角膜疾病的患者。
生物工程植入物“用于替代基质,即角膜的中央层。所以这只适用于角膜的那部分在病理学中起一定作用的疾病。”
Soiberman 说,这项技术也可能对有疤痕的患者没有用,比如角膜有细菌或病毒感染的人。
Lagali 说,他的团队希望在一项针对 100 名或更多患者的研究中复制其结果,然后努力获得美国食品和药物管理局等机构的监管批准。最终,该团队希望在人类供体组织稀缺的国家提供植入物。
“我们设计这种材料、技术和外科手术,更大的作用是在世界上资源非常匮乏的地区采用,”Lagali 说。“这些地区也是世界上因这种疾病导致失明负担最高的地区。”
https://www.nbcnews.com/health/health-news/eye-implant-pig-protein-restored-sight-blind-people-rcna42681
https://www.nature.com/articles/s41587-022-01408-w
http://www.cornea.org/learning-center/conditions-research-areas/keratoconus.aspx