角膜疾病是全球第四大致盲原因。与青光眼和黄斑变性不同,可以通过角膜移植恢复眼睛的视力。然而由于角膜捐赠来源的有限,实际上大部分人无法获得角膜移植。材料、价格、术后并发症等原因又限制了人口角膜在临床上的广泛应用。近日报道了一种材料来源廉价、效果稳定的新型角膜植入物。它会是那些苦苦等待角膜移植患者的福音吗?
据世界卫生组织陈,角膜混浊是继白内障、青光眼和黄斑变性之后全球第四大致盲原因。在这些角膜混浊中,主要原因包括沙眼、传染性角膜炎、干眼症、使用传统眼药和眼外伤等。
全球估计有1270万人因角膜而失明,恢复视力的唯一方法是角膜移植。然而,受限于人类角膜捐赠者供应量很低,大约每70名患者中只有1名接受了角膜移植手术。
对于苦苦等待角膜捐赠的患者而言,人工角膜是一种选择。目前已有多种人工角膜应用于临床,但其材料均达不到理想的要求,后期可能会出现术后视野受损、角膜溶解、人工角膜后增生膜等并发症,导致移植失败。生物相容性材料成为人工角膜发展的重要方向。
一项新的研究报告称,一种新型生物相容性角膜,在临床试验中让20名角膜病变患者全部恢复了视力。
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来自于猪皮的生物工程角膜
人的角膜主要是由胶原蛋白组成。
纯胶原蛋白是一种容易降解的柔软材料。为了制造角膜植入物,研究人员从猪皮中提取了脱细胞的高度纯化的胶原蛋白,然后稳定这些松散的胶原蛋白分子,通过添加额外的光化学交联步骤产生胶原蛋白-胶原蛋白键,形成一种坚韧透明的水凝胶材料,并延长了保质期,可以植入人眼。
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新型角膜植入物效果如何?
圆锥角膜是一种角膜变薄以致失明的疾病。圆锥角膜通常从儿童时期开始,并在青少年早期发展。随着角膜中的胶原蛋白逐渐分解,角膜变薄并失去其形状和聚焦光线的能力。在国内,约2%左右的人群受到圆锥角膜的影响。
研究团队对20名来自于伊朗和印度的晚期圆锥角膜患者进行了角膜植入试验。在植入角膜时,该研究团队会保留患者的角膜,采用一种微创植入方法,不切除现有组织,只在其中做一个小切口,并插入一个生物工程植入物,不需要缝合,在门诊即可完成。术后双眼滴用8周的免疫抑制眼药水。
术后角膜透明且稳定,角膜厚度和曲率恢复到病前状态。经过2年的随访,20例患者中没有人再失明,其中3人的视力恢复到完美的正常水平。并且在随访中观察到,植入物并没有变薄,透明度没有丧失,未出现排斥反应,也未有新生血管形成。
既往研究表明,那些没有那么坚固的胶原蛋白植入物在角膜中能持续至少10年。研究者进而认为这种更加坚固、更加稳定的新型角膜植入物在角膜中将持续更长时间。
随着时间的推移,角膜自身的细胞将接管并产生新的胶原蛋白,所以从长远来看,角膜组织应该会再生。
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这种新型角膜植入物的优势
首先,角膜植入物材料来源丰富且廉价。在这个过程中所使用的猪是普通的猪,没有以任何方式进行基因改造。来自猪皮的胶原蛋白是食品工业的副产品,含量非常丰富,并且存在于一些被美国FDA批准的产品中,比如真皮填充剂。未来可以大规模生产这些植入物,以满足对角膜组织移植的巨大需求。
更重要的是,与捐赠的角膜相比,上述新型角膜植入物的排斥风险要低很多。因为胶原蛋白是高度纯化的,并且在这种生物工程角膜中没有细胞或其他生物材料,所以就最大限度地降低了排斥的风险。
而对于正常的角膜移植,角膜的整个厚度都被移除并替换为人类供体角膜。术后患者必须接受免疫抑制眼药水至少一年甚至更长时间,以避免排斥。
此外,这种新型角膜植入物保质期长。这种植入物在使用前可以在货架上至少放置长达2年,而供体角膜必须在2周内完成移植。
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小结
(1)这种新型角膜植入物采用双重化学和光化学交联形成透明的无细胞可植入水凝胶,透明度稳定、坚固不易降解。
(2)这种植入物取自于猪皮的生物工程角膜丰富且廉价,保质期可长达2年且排斥风险更小,为资源有限、失明负担高的地区提供了一种更简单、更安全可及的方法。
研究人员认为这种新型植入物可能是治疗因角膜疾病而失明的一个突破,并正在为此筹集资金开展更大规模的随机临床试验。
参考文献
Nature biotechnology. 2022 Aug
Ophthalmology. 2021 Jun
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