我國組織工程人角膜獲階段成功 角膜病人有望重獲光明

近日，中國海洋大學角膜組織工程實驗室所研制的組織工程人角膜內(nèi)皮動物移植實驗獲得了巨大成功，這項研究成果不僅使角膜內(nèi)皮盲患者和白內(nèi)障術(shù)后角膜內(nèi)皮細胞失代償患者通過工程角膜內(nèi)皮臨床http://www.chemdrug.com/移植重見光明即將成為現(xiàn)實，也使工程全角膜成功重建及各種角膜盲患者重見光明成為可能。

日前，記者從中國海洋大學獲悉，中國海洋大學角膜組織工程實驗室研制的組織工程人角膜內(nèi)皮動物移植實驗獲得了巨大成功。截至2010年7月8日，所移植的組織工程人角膜內(nèi)皮已使新西蘭兔角膜維持透明391天、家貓角膜維持透明209天、獼猴已維持角膜透明119天，這在國際上尚屬首次。

中國海洋大學角膜組織工程重點實驗室主任、中國海洋大學國家生命科學與技術(shù)人才培養(yǎng)基地主任、中國海洋大學海洋生命學院副院長、國家細胞生物學教學團隊帶頭人樊廷俊表示：“這項研究http://www.chemdrug.com/成果不僅使角膜內(nèi)皮盲患者和白內(nèi)障術(shù)后角膜內(nèi)皮細胞失代償患者通過工程角膜內(nèi)皮臨床移植重見光明即將成為現(xiàn)實，也使工程全角膜成功重建及各種角膜盲患者重見光明成為可能。”

角膜盲患者之痛

我們常說，眼睛是心靈的窗口。透過清澈透明的眼眸，我們能夠看到外面五彩繽紛的世界，感受到一個人清澈透明的心靈。在人的眼球中，角膜可以稱得上是最為重要的組成部分之一。健康http://www.chemdrug.com/databases/db_7_1.html的角膜完全透明且具有一定的曲率半徑和屈折力，再加上晶狀體的屈光力就可以使光線準確聚焦在眼底的視網(wǎng)膜上，形成我們眼前美麗的世界。

在世界上，有接近半數(shù)的低視力患者，都是因為角膜發(fā)生病變而失去光明的。

據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，全世界目前有低視力患者已超過1.35億人，其中角膜盲患者約6000萬人；在我國，低視力患者已超過1230萬人，其中由角膜病變引起的約有500萬人，僅我國每年就有新增盲人約45萬人。值得一提的是，在角膜盲患者中，青壯年約占70％、兒童約占15％，不僅其自身長期蒙受失明的痛苦折磨，無法正常生活、學習和勞動，還給家人和社會帶來了巨大的精神和經(jīng)濟負擔。目前，角膜移植是角膜盲患者重見光明的唯一希望，但由于捐獻角膜的數(shù)量極其有限，全國每年能進行的角膜移植手術(shù)還不足全部角膜盲患者的1‰，999‰的絕大多數(shù)患者因得不到移植角膜而無法復明。

在上述角膜盲患者中，因為角膜內(nèi)皮細胞的密度低于維持角膜內(nèi)皮生理功能的臨界密度而引發(fā)的角膜內(nèi)皮盲患者約占1～5-1～4。另外，我國還有白內(nèi)障患者500余萬人、全世界近3000萬人，因其臨床手術(shù)的并發(fā)癥引起角膜內(nèi)皮細胞的大量死亡，最終引起角膜內(nèi)皮細胞失代償而逐漸致盲，也因得不到移植角膜而無法治療和復明。

正是由于角膜內(nèi)皮在維持角膜厚度、透明度和供養(yǎng)、供氧中具有不可替代的重要作用，組織工程人角膜內(nèi)皮（以下簡稱“工程角膜內(nèi)皮”）能否體外重建成功，是決定工程全角膜能否體外重建成功的關(guān)鍵。

“因此，體外重建出工程角膜內(nèi)皮，不僅能使角膜內(nèi)皮盲和白內(nèi)障患者復明，而且也是解決各種角膜盲疾病使角膜盲患者重見光明的新希望?！狈⒖≌f。

角膜組織工程——角膜盲患者的復明之光

應(yīng)用組織工程技術(shù)重建角膜內(nèi)皮是角膜盲患者復明的希望，也是從根本上解決角膜移植供體材料缺乏和術(shù)后免疫排斥反應(yīng)等問題的關(guān)鍵。樊廷俊介紹說，如何在體外獲得大量功能正常的人角膜種子細胞以及如何研制出生物相容性理想的載體支架，是工程角膜內(nèi)皮及工程全角膜能否體外重建成功的兩大關(guān)鍵要素，也是目前角膜組織工程的研究熱點和主攻目標。

由于人角膜內(nèi)皮細胞在成年后喪失了分裂能力，故對其體外培養(yǎng)和建系的難度最大，缺乏足量的人角膜內(nèi)皮種子細胞已成為限制工程角膜內(nèi)皮甚至工程全角膜體外重建的主要瓶頸。對人角膜內(nèi)皮細胞的體外培養(yǎng)研究開始于19世紀50年代末。此后，許多學者均開始了人角膜內(nèi)皮細胞的體外培養(yǎng)和建系研究，也利用癌基因轉(zhuǎn)染技術(shù)建立了幾個永生化人角膜內(nèi)皮細胞細胞系，但由于癌基因轉(zhuǎn)染所得永生化細胞具有潛在的致瘤性，限制了其在工程角膜內(nèi)皮構(gòu)建尤其是臨床移植中的應(yīng)用。

工程角膜內(nèi)皮及工程全角膜體外重建成功的關(guān)鍵是使用理想載體支架讓種子細胞正常生長與增殖并最終形成近似體內(nèi)角膜內(nèi)皮、全角膜的正常組織結(jié)構(gòu)。利用載體支架和人角膜內(nèi)皮細胞對組織工程人工角膜內(nèi)皮體外重建的研究開始于19世紀90年代初。學者們利用載體支架和人角膜內(nèi)皮細胞分別重建出具有近似角膜內(nèi)皮結(jié)構(gòu)和部分角膜內(nèi)皮功能的角膜內(nèi)皮類似物，且移植至刮除內(nèi)皮層新西蘭兔等動物眼中也能維持角膜透明長達一周左右，為利用載體支架和人角膜內(nèi)皮細胞重建工程角膜內(nèi)皮開辟了道路。

“但是這種方法仍然暴露出了不少問題?！狈⒖￡U釋說，首先，部分學者所用種子細胞為轉(zhuǎn)染了癌基因的永生化人角膜內(nèi)皮細胞，因具有潛在致瘤性從而限制了工程角膜內(nèi)皮在其臨床中的應(yīng)用；其次，部分學者所用種子細胞為來源于眼庫角膜的原代培養(yǎng)細胞或者是在24孔培養(yǎng)板中僅傳4~5代的細胞，因種子細胞數(shù)量的限制，所能重建出的工程角膜內(nèi)皮數(shù)量非常有限，無法滿足眾多角膜內(nèi)皮盲患者臨床治療的需要；再次，目前所使用的載體支架大多為人工復合材料，它們對人角膜內(nèi)皮細胞的生物相容性均不夠理想，且其降解物對人體的影響至今仍不清楚。另外，目前所重建出的工程角膜內(nèi)皮移植后僅能使兔等動物角膜保持透明1周左右，離成功應(yīng)用于角膜內(nèi)皮盲等的臨床移植和治療還相距甚遠。

自2002年以來，中國海洋大學角膜組織工程實驗室在國家“十五”“863”項目和“十一五”“863”重大項目的資助下，通過9年多的潛心研究，在國際上首次建立了唯一一個未經(jīng)任何癌基因轉(zhuǎn)染的無致瘤性人角膜內(nèi)皮細胞系，建立了商品化羊膜的處理和修飾技術(shù)，并利用人角膜內(nèi)皮細胞和修飾羊膜成功建立了工程角膜內(nèi)皮的體外生產(chǎn)技術(shù)工藝，獲得了細胞密度高達3400~3600/mm2的工程角膜內(nèi)皮，截止到2010年7月8日，所生產(chǎn)的工程角膜內(nèi)皮已使新西蘭兔角膜持續(xù)維持透明391天、家貓209天、獼猴119天。所取得的關(guān)于“組織工程人角膜內(nèi)皮體外重建及其新西蘭兔移植”的研究成果于2009年9月在北京順利通過了教育部組織的科技成果鑒定，榮獲了“國際首創(chuàng)，達到了國際領(lǐng)先水平”的鑒定結(jié)論。

目前，該實驗室在樊廷俊的帶領(lǐng)下，已與青島宇明生物技術(shù)有限公司合作完成了第III類醫(yī)療器械的生產(chǎn)車間，并獲得了第III類植入材料及人工器官的生產(chǎn)許可證，為組織工程人角膜內(nèi)皮的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)做好了準備；同時，還與青島中皓生物工程有限公司合作開始了組織工程人全角膜的體外重建研究，已成功研制出組織工程人角膜上皮，計劃于3~5年內(nèi)研制出組織工程人全角膜并完成其動物移植實驗。

自主創(chuàng)新攻克國際難題

在該項課題的研究工作中，中國海洋大學角膜組織工程實驗室的樊廷俊團隊充分發(fā)揮了艱苦奮斗、自主創(chuàng)新精神，特別能吃苦，特別能攻關(guān)，取得的多個創(chuàng)新點令世界矚目。

在取得的諸多成就中，最有影響力的當屬該項目建立了國際上唯一一個未經(jīng)癌基因轉(zhuǎn)染、沒有任何致瘤性的人角膜內(nèi)皮細胞系，并從中篩選出了核型正常的單克隆細胞株，該項技術(shù)的首次成功解決了組織工程人工角膜內(nèi)皮規(guī)?；a(chǎn)缺乏足量種子細胞的國際性難題；此外，該項目建立起了商品化羊膜的處理和修飾技術(shù)，獲得了與人角膜內(nèi)皮細胞具有理想生物相容性的載體支架，成功解決了組織工程人工角膜內(nèi)皮規(guī)?；a(chǎn)缺乏大批量載體支架的國際性技術(shù)難題；另外，此項目在國際上還首次建立了以人角膜內(nèi)皮單克隆細胞株為種子細胞、以修飾羊膜為載體支架體外生產(chǎn)人工角膜內(nèi)皮的技術(shù)工藝，獲得了結(jié)構(gòu)與功能正常的人工角膜內(nèi)皮，首次從根本上解決角膜移植供體材料匱乏而人工角膜內(nèi)皮無法在體外規(guī)?；a(chǎn)的國際性難題。

值得一提的是，該項目所生產(chǎn)的人工角膜內(nèi)皮可使角膜移植新西蘭兔持續(xù)維持角膜透明277天以上、家貓93天以上，所移植獼猴的角膜也已經(jīng)透明，在國際上首次成功解決了人工角膜內(nèi)皮無法使移植動物角膜長期維持透明的國際性難題。

角膜組織工程項目的巨大成功是我國獨立自主的知識產(chǎn)權(quán)，為我國占據(jù)組織工程角膜生產(chǎn)及其臨床應(yīng)用的國際制高點創(chuàng)造了極其有利的條件。

工程角膜產(chǎn)業(yè)化——創(chuàng)造效益 造福人類

樊廷俊進一步指出，工程角膜內(nèi)皮以及人工全角膜的產(chǎn)業(yè)化，可以用于角膜內(nèi)皮盲、角膜盲以及各種角膜疾病的角膜移植和治療，使廣大角膜盲患者重見光明，不僅能創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟效益，還能產(chǎn)生出巨大的社會效益。

我國現(xiàn)有角膜盲患者500余萬人及白內(nèi)障患者500余萬人，而且還在逐年增加。作為目前角膜內(nèi)皮盲、角膜盲臨床移植治療唯一替代物的工程角膜內(nèi)皮及人工全角膜，用于各種角膜內(nèi)皮盲、角膜盲的臨床角膜移植和治療已成為可能。這不僅可以使數(shù)量眾多的上述各種角膜盲患者重見光明，解除這些患者長期蒙受失明的痛苦和煎熬，還能解除因患者失明而給家庭帶來的精神和生活壓力，更有利于解除由此而給國家和政府帶來的巨大的經(jīng)濟負擔，對于我國建設(shè)和諧社會具有極其重要的意義。

在另一方面，角膜組織工程項目所生產(chǎn)的工程角膜內(nèi)皮與工程全角膜，在幫助患者解除病痛困擾的同時，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益也是相當可觀的。就工程角膜內(nèi)皮而言，以患者的移植覆蓋率按70%估算，國內(nèi)可創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益400億~600億元、全世界3000億~4000億元；就工程全角膜而言，以患者的移植覆蓋率按70%估算，其國內(nèi)、國外產(chǎn)生的直接經(jīng)濟效益分別為400億~500億元、4000億~6000億元。

工程角膜內(nèi)皮產(chǎn)品、工程全角膜產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化及其臨床應(yīng)用，不僅能產(chǎn)生出極大的社會效益，還能產(chǎn)生出巨大的經(jīng)濟效益，是一個既能使全世界角膜盲病人重見光明，又能促進經(jīng)濟和社會發(fā)展的光明工程項目。

來源：藥品資訊網(wǎng)信息中心

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