干細胞治療視網(wǎng)膜退行性疾病和糖尿病性視網(wǎng)膜病變的研究進展

視網(wǎng)膜變性是全世界超過3000萬人失明和視力受損的主要原因，并且可以永久破壞視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞。視網(wǎng)膜退行性疾病會導致不可逆轉(zhuǎn)的視力喪失，并且通常會導致生活質(zhì)量下降。由于視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞不能再生，目前需要尋找治療方法。間充質(zhì)干細胞已被確定具有治療潛力，可以逆轉(zhuǎn)這些疾病已經(jīng)造成的損害并恢復視力。間充質(zhì)干細胞也是許多病理學中最常用的再生細胞類型。

目前，研究人員在對動物，特別是大鼠進行測試時，已經(jīng)顯示出可喜的結(jié)果。本綜述概述了使用間充質(zhì)干細胞治療恢復視力喪失的最新進展。

干細胞治療視網(wǎng)膜變性疾病

視網(wǎng)膜較差的再生能力導致逆轉(zhuǎn)視力喪失的治療過程有限。破壞視網(wǎng)膜細胞的一些方式包括光誘導損傷、氧化應激和遺傳突變^[1]。任何上述細胞的細胞死亡都可能導致視網(wǎng)膜退化并導致不可逆轉(zhuǎn)的變化。由于缺乏治療視網(wǎng)膜退行性疾病的方法，干細胞替代療法已經(jīng)變得非常流行，因為它提供了將曾經(jīng)無法治愈的視力喪失轉(zhuǎn)化為可能的再生潛力的見解^[2]。

干細胞的想法是，通過將細胞重新引入眼睛，我們將能夠恢復由退行性視網(wǎng)膜疾病引起的視力[2]。干細胞可以作為身體的修復系統(tǒng)，從一個未分化的細胞開始，然后發(fā)展成一個特定的細胞 [3]。雖然干細胞是一種未分化細胞，但它們可以經(jīng)歷增殖，然后受到細胞因子刺激，成為一種特殊的特化細胞 [4]。有幾種類型的干細胞用于治療視網(wǎng)膜退行性疾?。?mark style="background-color:rgba(0, 0, 0, 0)" class="has-inline-color has-vivid-red-color">視網(wǎng)膜祖細胞 (RPC)、胚胎干細胞 (ESC)、誘導多能干細胞 (iPS)、間充質(zhì)干細胞 (MSC) 和骨髓來源的VSEL。RPCs起源于胎兒或新生兒視網(wǎng)膜，并在胚胎發(fā)育過程中產(chǎn)生所有的視網(wǎng)膜細胞。（圖 1）顯示了干細胞的來源以及它們?nèi)绾伪惠斔偷揭暰W(wǎng)膜。

干細胞治療視網(wǎng)膜退行性疾病的作用機制

1.分化作用：間充質(zhì)干細胞具有對視網(wǎng)膜細胞的巨大分化潛力。包括：光感受器、無長突細胞、視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞、BPE樣等細胞。

2.旁分泌作用：間充質(zhì)干細胞能分泌多種細胞因子、生長因子及外泌體。間充質(zhì)干細胞的旁分泌活性有助于視網(wǎng)膜細胞的修復和復蘇。且MSCs的歸巢作用有助于提高深層視網(wǎng)膜中感光細胞的存活率，從而提高視功能。

3.調(diào)控免疫炎癥反應：眼內(nèi)免疫系統(tǒng)的失調(diào)是一種常見于AMD、青光眼、糖尿病視網(wǎng)膜病變和葡萄膜炎的病理狀態(tài)，其表現(xiàn)為促炎細胞因子、趨化因子、基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPS）的深度釋放，逐漸導致內(nèi)皮細胞緊密連接蛋白的喪失、破壞和滲漏，從而促進免疫細胞浸潤。而間充質(zhì)干細胞具有調(diào)節(jié)眼內(nèi)免疫炎癥反應的能力。

4.抗新生血管生成：大量的臨床前研究和臨床研究同樣證實了間充質(zhì)干細胞在抗新生血管生成治療中的潛力。

間充質(zhì)干細胞及其與視網(wǎng)膜退行性疾病的關(guān)系

間充質(zhì)干細胞 (MSC) 是目前研究最多的成體干細胞類型，因為它們可能參與視網(wǎng)膜疾病的再生治療。這些細胞大部分來自脂肪組織或骨髓，很容易從這些區(qū)域分離出來。它們具有多種特性，例如具有分化潛能、粘附在塑料表面的能力、產(chǎn)生細胞因子和生長因子、參與組織發(fā)育和再生等。MSCs 產(chǎn)生生長因子的能力被認為是其治療潛力的主要貢獻者。

對于視網(wǎng)膜再生，MSCs可以產(chǎn)生肝細胞生長因子 (HGF)、神經(jīng)生長因子 (NGF)、神經(jīng)膠質(zhì)細胞衍生的神經(jīng)營養(yǎng)因子 (GDNF)、胰島素樣生長因子-1 (IGF-1)、色素上皮生長因子 (PEGF) ),?纖維細胞生長因子 (FGF)、血小板衍生生長因子 (PDGF)、表皮生長因子 (EGF)、血管生成素-1、促紅細胞生成素、VEGF和TGF-β。如前所述，MSCs可以分化成視網(wǎng)膜細胞，這已被幾位研究人員發(fā)現(xiàn)。進行了一項研究，以復制受損的視網(wǎng)膜與培養(yǎng)的小鼠骨髓間充質(zhì)干細胞。將MSCs培養(yǎng)7天后，結(jié)果顯示 MSCs 分化為具有視網(wǎng)膜細胞標志物并產(chǎn)生神經(jīng)營養(yǎng)因子[21]。

干細胞治療在視網(wǎng)膜退行性疾病和糖尿病視網(wǎng)膜病變中的研究現(xiàn)狀

目前，科研人員已經(jīng)開展使用胚胎干細胞、誘導多能干細胞、間充質(zhì)干細胞治療視網(wǎng)膜退行性疾病的相關(guān)研究。

間充質(zhì)干細胞治療視網(wǎng)膜退行性疾病

在一項12名患有晚期干性AMD和地圖狀萎縮的患者的I/IIa期臨床試驗(NCT02286089) 中期報告中，試驗顯示人胚胎干細胞分化的視網(wǎng)膜色素上皮細胞在治療過程中具有良好的安全性，長期隨訪在視網(wǎng)膜檢測到移植細胞，并觀察到地圖狀萎縮邊界處視網(wǎng)膜色素上皮細胞層的恢復。

誘導多能干細胞也表現(xiàn)出可以改善退行性視網(wǎng)膜疾病的效果。在靈長類動物模型中，將誘導多能干細胞衍生的視網(wǎng)膜細胞移植到視網(wǎng)膜上修復，結(jié)果表明移植的細胞可以整合到視網(wǎng)膜中并與宿主細胞形成突觸連接，改善了視網(wǎng)膜電圖等等指標。

不過，胚胎干細胞需要配型和免疫抑制，也存在倫理問題，誘導多能干細胞分化潛能太大有致瘤的風險，相較而言，間充質(zhì)干細胞的在臨床應用中仍然具有天然的優(yōu)勢，并且已有有大量研究顯示其治療視網(wǎng)膜變性的安全性和潛力。

2020年，韓國一項I期臨床試驗中，間充質(zhì)干細胞移植治療外傷性視神經(jīng)病變是安全的，沒有嚴重不良反應發(fā)生，同時患者存在視力提高的表現(xiàn)。（Doi：10.2217/rme.2020.0044）

2021年，另一項最新的I期臨床試驗結(jié)果被報道，有多達50例以上患有色素視網(wǎng)膜炎的患者接受了來自間充質(zhì)干細胞的移植治療，在6個月的隨訪期中，近一半的患者眼睛表現(xiàn)出視力改善，并且沒有出現(xiàn)嚴重不良反應事件。由于AMD等視網(wǎng)膜變性疾病也是屬于衰老附帶的疾病，因此間充質(zhì)干細胞治療視網(wǎng)膜變性疾病并不完全依靠分化與增殖，只要它能夠定置在視網(wǎng)膜某個非特異的位置，其分泌的外泌體也可以帶來豐富的神經(jīng)營養(yǎng)因子，促進疾病的恢復。

2020 年Kahraman等對八名患有退行性黃斑疾病的患者進行了一項研究，這些患者的一只眼睛中植入了脂肪組織來源的間充質(zhì)干細胞。這些患者被臨床診斷為年齡相關(guān)性黃斑變性或 Stargardt 黃斑營養(yǎng)不良。研究人員確定了它們用于脂肪組織而不是骨髓來源的MSCs，因為他們能夠更容易地收獲它，具有更快的擴張和更高的蛋白質(zhì)分泌。目標是評估無法治愈的視網(wǎng)膜疾病，并查看干細胞療法是否有任何潛力。

該研究的結(jié)果包括8名患者中的7名患者的視力和視野檢查有所改善，而他們的另一只眼睛則在惡化。

間充質(zhì)干細胞治療糖尿病視網(wǎng)膜病變

Gaddam等人進行了薈萃分析，在2019年通過不同的臨床試驗研究間充質(zhì)干細胞如何幫助逆轉(zhuǎn)糖尿病視網(wǎng)膜病變引起的視力喪失。

一項研究發(fā)現(xiàn)，脂肪干細胞和骨髓間充質(zhì)干細胞都是恢復視網(wǎng)膜的有前途的選擇。這部分是因為已發(fā)現(xiàn)脂肪干細胞在功能和表型上與周細胞相似。該研究是在出現(xiàn)糖尿病性視網(wǎng)膜病變早期癥狀的大鼠身上進行的。在大鼠的眼睛中注射脂肪干細胞，并監(jiān)測其視網(wǎng)膜功能是否有所改善。使用視網(wǎng)膜電圖，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大鼠血管附近的滲漏和凋亡細胞顯著減少。這意味著注射的脂肪干細胞似乎可以改善這些大鼠的視網(wǎng)膜功能。脂肪干細胞也被證明可以分化成周細胞，而周細胞通常在糖尿病視網(wǎng)膜病變患者中丟失。

另一項研究將脂肪干細胞注入糖尿病小鼠眼睛的玻璃體腔中。這項研究發(fā)現(xiàn)，脂肪干細胞可以減少氧化損傷并防止RGC丟失的發(fā)生。這是一個重要的發(fā)現(xiàn)，因為RGC丟失是糖尿病性視網(wǎng)膜病變發(fā)作的關(guān)鍵事件。目前，針對脂肪和骨髓間充質(zhì)干細胞的使用及其對修復視網(wǎng)膜損傷的作用，正在進行多項人體臨床試驗。這些臨床試驗之一的例子包括將骨髓間充質(zhì)干細胞給予因糖尿病性視網(wǎng)膜病變引起的不可逆視力喪失的受試者。然而，這些試驗仍處于試點階段，正在等待其實施的安全性和可行性得到批準^[5]。

干細胞治療視網(wǎng)膜變性疾病需要解決的問題

在間充質(zhì)干細胞成為治療視網(wǎng)膜變性的可行方法之前，需要解決許多問題。

第一個問題是視網(wǎng)膜干細胞移植的安全性。許多專家擔心，由于公眾對干細胞療法潛在成功的認識，許多行業(yè)將過早地將這些干預措施商業(yè)化，或者沒有適當?shù)呐R床研究設計。從而引發(fā)安全隱患。

另一個需要考慮的安全方面是涉及手術(shù)期間的移植技術(shù)。目前輸送干細胞的手術(shù)技術(shù)存在必須解決的風險因素，例如視網(wǎng)膜穿孔、脫離、組織損傷等，這可能對患者的視力造成更大的損害。

干細胞研究也引發(fā)了倫理和政治爭議，尤其是在知情同意方面。很多時候，I期臨床試驗中的人們期望他們會從試驗中受益，然而，事實并非如此。I期試驗旨在研究實驗的安全性，而不是有效性。這導致了“治療誤解”，許多患者高估了他們的益處。研究人員必須就臨床試驗的作用對患者進行教育，而不是給他們不切實際的希望。像這樣的倫理問題需要進行討論，以便在未來提供適當?shù)母杉毎芯俊?/p>

結(jié)論

盡管在批準間充質(zhì)干細胞療法作為一種治療方法之前還有許多問題需要解決，但從上述研究中獲得的結(jié)果為未來提供了一個有希望的選擇。這種使用脂肪來源或骨髓來源的間充質(zhì)干細胞的前瞻性選擇將影響改善許多患有視網(wǎng)膜退行性疾病和糖尿病性視網(wǎng)膜病變的人的生活質(zhì)量。

隨著干細胞生物學的不斷發(fā)展和研究，有望治療目前“不可逆”的視網(wǎng)膜退行性疾病和糖尿病性視網(wǎng)膜病變，許多人正在和將要受到影響。

參考資料：

[1]Athanasiou D, Aguilà M, Bevilacqua D, Novoselov SS, Parfitt DA, et. al. (2013) The cell stress machineryand retinal degeneration. FEBS Lett. 587(13):2008-17.

[2]Jeon S, Oh IH. (2015) Regeneration of the retina: toward stem cell therapy for degenerative retinal diseases. BMB Rep. 48(4):193-9.

[3]McCulloch EA, Till JE. (2005) Perspectives on the properties of stem cells. Nat Med. 11(10):1026-8.

[4]Rao RC, Dedania VS, Johnson MW. (2017) Stem Cells for Retinal Disease: A Perspective on the Promise and Perils. Am J Ophthalmol. 179:32-38.

[5]Sriprachodaya G,Periasamy R, Gangaraju. (2019) Adult Stem Cell Therapeutics in Diabetic Retinotherapy. Int J Mol Sci. 30;20(19):4876.

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