新技術(shù)讓失明小鼠重見光明 也有望讓盲人重見光明？

凱倫·海勒在其《假如給我三天光明》一書中，把看不見世界的痛苦闡述得淋漓盡致。導致人眼盲的疾病有很多種，有一大類是因視網(wǎng)膜病變造成感光細胞功能喪失，包括黃斑病變、視網(wǎng)膜色素病變等，是有可能用干細胞和基因療法來治療的。

《自然》雜志近日發(fā)表的一篇論文描述了一種新技術(shù)——把皮膚細胞直接改造成視網(wǎng)膜的感光細胞，將這種改造后的細胞移植到小鼠眼睛中，讓失明小鼠得以重見光明。

1 視網(wǎng)膜病變導致眼盲的原理

人的眼睛就如一部照相機，眼球的透明晶狀體，相當于相機的鏡頭，眼球中虹膜的瞳孔像相機的光圈一樣調(diào)節(jié)進入眼內(nèi)的光線，在暗處讓瞳孔擴大，在明處讓瞳孔縮小。此外，遠近不同距離的物體的光線通過晶狀體入射和折射到視網(wǎng)膜色素上皮細胞(RPE)，再把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后由視神經(jīng)傳導到視覺中樞進一步處理，最后形成人的視覺。

視網(wǎng)膜色素上皮細胞包括兩種感光細胞，分別為視錐細胞和視桿細胞。視錐細胞主要集中在視網(wǎng)膜的中心部位(黃斑區(qū))，負責中心視覺并感知各種色彩;視桿細胞分布在黃斑區(qū)外圍，即視網(wǎng)膜的周邊位置，負責周邊視覺及夜間視覺。

夜盲癥就是視網(wǎng)膜病變的一種，因感光細胞發(fā)生變異而導致眼盲，在夜間看不見，并且視力漸進性減退及視野收窄，嚴重者會完全失明。視網(wǎng)膜病變又是一種有高度遺傳性的病癥，有不同種類的遺傳基因及遺傳方式。由于遺傳方式有多種，有的病人在10歲左右開始會感覺到夜間視力下降，到了50歲左右會出現(xiàn)嚴重視力障礙;但也有病人在中年才開始出現(xiàn)病征，至六七十歲仍保存相當?shù)囊暳Α?/p>

與視網(wǎng)膜病變相關(guān)的眼盲還有萊伯氏先天性黑蒙癥、巴比二氏綜合征、尤塞氏綜合征等。現(xiàn)在最容易讓人因視網(wǎng)膜病變而失明的疾病是老年性黃斑變性，是65歲以上老年人失明的首要原因，全世界患者超過1.7億人。此外，糖尿病后期的嚴重并發(fā)癥也可能導致視網(wǎng)膜病變，造成不可逆的失明。

所有這些失明，都可以嘗試用干細胞療法、基因療法(與視網(wǎng)膜病變有關(guān)的基因多達20-30個)等方式來治療。

2 干細胞移植治療黃斑變性眼盲

誘導多能干細胞(iPS)技術(shù)可以把皮膚細胞或血液細胞培育成干細胞，然后塑造干細胞的發(fā)育方向，讓其定向產(chǎn)生目標細胞，如產(chǎn)生感光的視桿和視錐細胞。誘導的多能干細胞已經(jīng)在人身上試驗有了結(jié)果，可以治療黃斑變性等。

這種培養(yǎng)干細胞生成視網(wǎng)膜色素上皮細胞，再移植到視網(wǎng)膜上的方法，已經(jīng)進行了大鼠和豬的動物研究。美國國立衛(wèi)生研究院實驗室制造的細胞在RPE貼片植入10周后整合到了試驗動物的視網(wǎng)膜中，結(jié)果表明，視網(wǎng)膜細胞層能生成感光細胞。

此后，研究人員從黃斑變性患者身上采集血細胞，將它們轉(zhuǎn)化為誘導多能干細胞后，再將其轉(zhuǎn)化為RPE。研究人員是把RPE放在可降解的單層細胞支架上生長，把它們移植到患者的視網(wǎng)膜上，就能整合到視網(wǎng)膜上，生長為視桿和視錐細胞，以恢復患者的視力。對4名干性黃斑變性患者的早期試驗表明，他們的視力得到改善。

從2020年起，美國國立衛(wèi)生研究院的研究團隊將著手人體1期臨床試驗，以確認干細胞移植療法對黃斑變性的安全性和療效。

3 基因療法治療萊伯氏先天性黑蒙癥

除了干細胞移植療法外，也可以采用基因療法來治療視網(wǎng)膜病變導致的失明，如萊伯氏先天性黑蒙癥。這是兒童遺傳性疾病導致失明的最常見原因。

先天性黑蒙癥是發(fā)生最早、最嚴重的遺傳性視網(wǎng)膜病變，出生時或出生后一年內(nèi)雙眼的視錐和視桿細胞功能完全喪失，導致嬰幼兒先天性眼盲。這也是一種常見染色體隱性遺傳性疾病，除了眼盲，還伴有神經(jīng)性耳聾、肥胖、糖尿病、尿崩癥、腎功能不全等癥狀。

萊伯氏先天性黑蒙癥由于致病基因的不同而有多種類型。其中萊伯氏先天性黑蒙癥10是最常見也是最嚴重的類型之一?，F(xiàn)在，研究人員已經(jīng)查明，這種疾病是由CEP290基因突變引起的，其中p.Cys998X位點的突變最常見。

2019年8月，歐洲藥品管理局授予ProQR Therapeutics公司的候選藥物QR-110優(yōu)先藥物資格，以治療萊伯氏先天性黑蒙癥。QR-110就是一種基因療法藥物，是靶向黑蒙癥的CEP290基因中的p.Cys998X突變。

QR-110已經(jīng)經(jīng)過了人體臨床1和2期試驗，安全性和療效數(shù)據(jù)可靠，特別是對患者的視力有較大的改善。當然，未來的效果如何，還有待臨床3期試驗的結(jié)果來證明。

4 把皮膚細胞直接改造成視網(wǎng)膜的感光細胞

CIRC Therapeutics公司視網(wǎng)膜創(chuàng)新中心眼科專家查瓦拉博士領(lǐng)銜的科研團隊4月15日在英國《自然》雜志發(fā)表了一項研究結(jié)果。他們研發(fā)的一種技術(shù)能把皮膚細胞直接改造成視網(wǎng)膜的視桿細胞來感受光線，在小鼠身上已經(jīng)試驗成功，能讓小鼠感受光明。

研究團隊經(jīng)過反復探索，確定了一種“雞尾酒”配方，由5種小分子化合物組成，它們能分別激活或抑制細胞內(nèi)不同的發(fā)育信號。在培養(yǎng)細胞的不同時間段，把這些化合物以不同的混合方式供給皮膚細胞，在10天后就培養(yǎng)出了與視桿細胞相似的感光細胞，這類新細胞被命名為“化學誘導光感受器細胞”(CiPC)。對CiPC的基因檢測發(fā)現(xiàn)，它們與視桿細胞表達的基因十分相似。

因此，研究人員認為CiPC有與視桿細胞一樣的功能，能感受光亮。為了驗證這一設(shè)想，研究人員對視網(wǎng)膜變性而失明的14只小鼠進行了試驗。

視網(wǎng)膜變性而致眼盲的小鼠是看不見光亮的，眼睛不會出現(xiàn)瞳孔反射(光線變強時瞳孔縮小、光線變?nèi)鯐r瞳孔張大)。研究人員把CiPC植入視網(wǎng)膜變性小鼠眼睛3-4周后發(fā)現(xiàn)，小鼠出現(xiàn)了明顯的變化。

在14只小鼠中，有6只小鼠(43%)在弱光條件下表現(xiàn)出強烈的瞳孔張大，而且它們對于微弱的光線非常敏感，這說明CiPC代替了視桿細胞的功能，能感受光亮。

之后，研究人員對小鼠做厭光測試來進一步評估6只小鼠的視覺功能是否真正得到恢復。厭光是指老鼠在正常情況下生活在地下、洞穴中，不見天日，習慣于躲在暗處。這只是對光線有正常感知的小鼠的習性，因視網(wǎng)膜變性而失去視覺的小鼠無法感知光線的強弱，也就不會表現(xiàn)出對黑暗環(huán)境的偏好。觀察發(fā)現(xiàn)，移植了CiPC的6只小鼠待在黑暗環(huán)境中的時間與視力正常的小鼠一樣，明顯比未移植CiPC的失明小鼠待在暗處的時間長。

最后的證明是，對小鼠移植CiPC3個月后再檢查這些小鼠，發(fā)現(xiàn)它們的CiPC依然有活性，而且這些細胞與視網(wǎng)膜中的其他神經(jīng)細胞連接，成為視網(wǎng)膜的一部分。

5 不同方法優(yōu)缺點尚待檢驗

在時間上，采用誘導多能干細胞生成RPE比把皮膚細胞培養(yǎng)成CiPC的時間更長，前者需要6個月才能培育出可供移植的細胞或組織，后者只要10天就可以把皮膚細胞培養(yǎng)成CiPC，因此在時間上具有優(yōu)勢。

誘導多能干細胞生成RPE有一個潛在的危險，即誘導多能干細胞可以不受控制地生長，而且可以在人體各器官組織四處擴散傳播并發(fā)展成癌癥。不過，研究人員重新設(shè)計了干細胞的制造過程，以避免發(fā)生潛在的致癌突變，因此，致癌的風險可以控制。但是，把皮膚細胞培養(yǎng)成CiPC就沒有誘導多能干細胞可能生長為癌癥的風險，因此更為安全。

不過，就技術(shù)的成熟和利用程度而言，誘導多能干細胞生成RPE比皮膚細胞生成CiPC更接近實用，因為已經(jīng)經(jīng)過了動物試驗并進入到人體1期臨床試驗，CiPC只是進行了小動物(老鼠)的試驗，還要經(jīng)過大動物試驗才有望進入人體1期及以后的2-3期臨床試驗。

未來，還得通過進一步的試驗，看哪一種方法更有效、安全、簡易和廉價。