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“全能”干细胞,黄斑变性治疗新思路

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黄斑变性是导致老年人视力下降甚至失明的首要原因,还会严重降低老年人的生活质量。而来自患者的干细胞为黄斑变性的研究和治疗提供了新思路。

所谓的“黄斑”在哪里?
视网膜是位于眼球壁内层由神经组织构成的一层透明薄膜,光转化为视觉的过程正是从视网膜开始的。黄斑则位于视网膜的后极部,因为黄斑部的黄斑中心凹有大量的视锥细胞(一种视敏度高的视觉细胞,又被称为昼视细胞),所以黄斑中心凹是视网膜上视觉最敏锐的部位,对于阅读、驾驶和面部识别这类日常活动来说是十分重要的。黄斑部除了有视锥细胞外,还有视杆细胞(一种对光的强弱敏感但视敏度较低的视觉细胞,又被称为夜视细胞),视锥细胞和视杆细胞在接收光刺激后将其转化为电信号并通过视觉神经传送至大脑中。而视锥细胞和视杆细胞的后面是一层视网膜色素上皮细胞,这种细胞负责将血液中的营养物质输送给视觉细胞,以及清除视觉细胞产生的垃圾,相当于“后勤”部门。
黄斑变性是怎样发生的?
当起支持作用的视网膜色素上皮细胞老化而不再给视觉细胞提供支持时,视锥细胞和视杆细胞就会死亡,导致中央视觉下降;当视网膜色素上皮细胞代谢异常时,其产物就会在视网膜上形成沉淀,也就是玻璃膜疣,发生病变后即导致黄斑变性。我们一般将老年人中常见的年龄相关性黄斑变性分为两种:干性年龄相关性黄斑变性和湿性年龄相关性黄斑变性,也称为萎缩型和渗出型。对于相对常见的干性黄斑变性患者来说,视觉下降是一个较缓慢的过程,可能历经数年;而对于不那么常见的湿性黄斑变性患者来说,中心视觉在几星期甚至是几天之内就会迅速丧失。

干细胞模型揭示了疾病产生的原因
最近,美国罗彻斯特大学医学中心首次利用干细胞建立了患者源性黄斑变性模型,来帮助我们更好地理解黄斑变性的发展过程。在这个模型中,研究人员提取了遗传性黄斑变性患者的皮肤细胞后将这些细胞转化成了干细胞,然后利用这些干细胞分化出了视网膜上皮色素细胞。当人为地使这些视网膜上皮色素细胞老化到一定程度时,就会像黄斑变性患者的视网膜上皮色素细胞一样出现沉淀。但不同的是,我们能够在实验室中观察到整个过程。而且相比于利用健康成年人眼部细胞构造的模型,利用存在会导致黄斑变性突变的细胞构建的模型产生沉淀的成分和真实患者的更加接近。
利用这一模型,研究人员首次证明了不需要其他细胞或视网膜组成部分,功能存在缺陷的视网膜上皮色素(RPE)细胞本身就能够导致黄斑变性的一些特征性变化,这也说明视网膜上皮色素细胞功能不全,可能是导致黄斑变性的关键因素。不仅如此,未来的研究还可以利用这种通过患者自身细胞建立的模型来试药,从而制定出更适合患者本身的治疗方案。
如何利用干细胞治疗黄斑变性?
相比于其他器官,眼睛是非常适合利用干细胞疗法来治疗的,因为相对独立而较少需要其他部位配合来发挥正常功能,所以细胞很难通过重重阻碍跑到身体的其他部位中去。另外,我们已经有足够的工具来观察眼睛的内部状况和有效的方法来测量视觉功能了。研究人员还可以在同一个患者身上比较接受过治疗的眼睛和没有接受治疗的眼睛,从而更好地监控治疗效果。
从理论上来说,如果能够用新的细胞代替死亡的视觉细胞,那么就能让患者重见光明了。但是替换视锥细胞和视杆细胞是很有难度的,因为视觉细胞要和神经纤维连接,并将电信号输送至大脑中进行分析。虽然相关研究一直在进行当中,但是保证新的视觉细胞和已有的视觉细胞协同运作是极其复杂的。不过,视网膜上皮色素细胞是不需要与视神经纤维连接的,如果在视觉细胞死亡之前即给患者移植新的视网膜上皮色素细胞,就能够阻止视觉细胞的凋亡,从而阻止病情的恶化。而新的视网膜上皮色素细胞则可从干细胞分化而来。
新研究获得了初步的成功
目前,利用自体诱导性多能干细胞(iPS细胞)衍生的视网膜色素上皮细胞移植治疗黄斑变性已经成为了现实!在今年早些时候,日本RIKEN发育生物学中心的研究人员宣布:利用这种方法遏制一名77岁高龄的湿性黄斑变性患者病情恶化的手术成功了。首先,研究人员提取了该患者结缔组织中的皮肤细胞后将其重编程为iPS细胞,并诱导干细胞定向分化为视网膜上皮色素细胞。然后,研究人员将这些视网膜上皮色素细胞植入到了患者视网膜的下层。手术一年以后,移植的视网膜上皮色素细胞仍然在履行着自己的职责,而且患者并没有出现持续的副作用。虽然该患者的视力没有明显提高,但是一直保持在一个稳定的状态,没有继续恶化下去。
以往研究也曾利用胚胎干细胞来治疗年龄相关性黄斑变性,但是很有可能出现排异的问题,而本研究中利用的则是由患者自身细胞诱导出的视网膜上皮色素细胞,所以有效地解决了排异问题。该研究存在的一个问题就是受试者数量太少,不过美国国立卫生研究院下属的国家眼科研究所正在筹备同样的研究,预计包含10~12名受试者,希望能够进一步验证利用iPS细胞治疗年龄性黄斑变性的安全性和有效性。

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