解读：全球首例人类iPSC角膜移植临床试验

撰文：南宫明月 来源：干细胞者说

近日，日本大阪大学教授西田幸二团队宣布，4名患有重度眼疾的患者在移植了iPSC制备的角膜组织后，目前3人已恢复视力，基本可以正常生活。

在2019年7月至2020年12月，日本大阪大学教授西田幸二团队把用iPSC制作的厚度0.05毫米薄膜状角膜组织，移植给几乎丧失视力的“角膜缘干细胞缺乏症”的4名患者的全球首例临床研究已完成。

此后经过1年的随访观察，未发生排异反应和癌变等问题，确认了安全性。全部患者症状均有改善，其中3人的矫正视力提高，有患者从0.15升至0.7。

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角膜缘干细胞缺乏症

眼睛是心灵的窗户，角膜是覆盖在眼睛表面的一层透明膜，可以起到保护眼睛的作用。角膜之所以维持透明，它表面的上皮细胞功不可没。我们人类的角膜上皮细胞不断生长，不断更新，而维持这种更新的源泉就是角膜上皮干细胞。很多眼科疾病都可以破坏角膜上皮干细胞，比如化学伤、热烧伤、严重的感染、药物过敏，甚至一些遗传性疾病。

角膜缘干细胞缺乏症（limbal stem cell deficiency, LSCD）是一类由于外伤或其他疾病导致角膜上皮干细胞不足或功能衰竭的眼表疾病。角膜上皮干细胞缺乏的患者可发生持续性角膜上皮缺损、慢性炎症、角膜溃疡、角膜上皮结膜化和新生血管侵入，造成患者严重视力障碍甚至失明。目前，可以通过移植死者的角膜来治疗病损角膜，但高质量的角膜非常稀缺。

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iPSC角膜移植基本情况

日本大阪大学的眼科医师西田幸二团队利用iPSC来源的组织层来修复损伤的角膜。

iPSC角膜移植示意图

本次临床试验，先将异体iPSC分化诱导为角膜细胞，然后制备成厚约0.05mm的角膜薄片层（大约300-400万个细胞）再移植给患者。如果角膜HLA配型不符合，将使用免疫抑制剂。

前期动物实验中，移植的角膜上皮片层成功修复了失明兔子的视力。本次临床研究中，被移植的细胞片层有望可以持续生成角膜细胞并保持透明，以长期恢复患者视力。本次试验的主要目的是评估该项眼表重建技术的安全性。西田幸二团队将治疗四名患者，并进行为期一年的观察，以确定该疗法的安全性和有效性。

用于本次临床试验的iPSC角膜

目前，在日本至少有1600名患者在等待角膜移植的供体。另外传统角膜移植也会引起排斥反应，iPSC来源的角膜移植理论上讲可以避开排斥反应。本次临床试验成功，人类有望将在五六年内实现再生角膜的标准规模化生产。

本次采用iPSC进行临床试验尚属世界首次，是iPSC在临床应用上的又一重大里程碑事件。日本研究机构有着不同的分工。大阪大学负责心脏，理化学研究所负责视网膜。京都大学负责血小板和神经系统。

日本开展的iPSC临床研究项目（干细胞者说数据库.）

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其他角膜移植项目情况

▉ 欧盟第一个干细胞药物：Holoclar

说起干细胞治疗角膜缘干细胞缺乏症，必须要谈的是欧盟第一个干细胞药物：Holoclar。这是一款典型的干细胞产品，适应症是中重度角膜缘干细胞缺乏症。采用体外扩增的角膜缘干细胞（LSC）和纤维蛋白胶（FG）支架联合的方式，最后移植的同样是细胞薄片。原因也很简单，角膜本身存在生理曲度，单纯的细胞悬液移植无法使干细胞定植到损伤区域，并且支架材料给角膜缘干细胞的生长提供了一个很好的微环境。其常见副作用也比较小，主要是眼睑炎症，大概有1/10 的概率。Holoclar 在2008年11月7日被指定为“孤儿药”（一种用于罕见疾病的药物)，并且于2015年2月17日获得批准，在欧盟上市。

▉ 生物墨水：干细胞+藻酸盐+胶原蛋白

2018年5月，英国纽卡斯尔大学组织工程学教授车康恩以供体干细胞、藻酸盐和胶原蛋白为原料，创造出一种特制的“生物墨水”，并首次采用3D打印技术打印出人眼角膜。研究人员表示，他们可以通过扫描病人的眼睛获得数据，快速打印出大小和形状合适的眼角膜。当然，这种眼角膜用于移植可能还需假以时日。

▉ 羊膜载体+角膜上皮干细胞

2018年，厦门大学眼科研究所李炜教授团队于国内首次开展基于羊膜载体组织工程角膜上皮的临床实验，并应用于严重角膜上皮干细胞缺乏患者的治疗，获得了良好的临床效果。该项目团队采用自主研发的新型羊膜载体扩增培养角膜上皮干细胞，长成与正常角膜上皮类似的上皮植片，然后将植片连同羊膜载体一起移植进入患者眼球表面。项目研究进入了临床实验阶段，已实施了30多例严重角膜干细胞缺乏患者的组织工程角膜上皮移植手术，大部分患者成功复明，获得了良好的治疗效果。

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点评

最大的亮点是全球首次使用iPSC分化的角膜细胞移植人体试验，其次是采用了角膜薄片层移植，而非细胞悬液。而其他试验或研究除了3D打印之外，大部分是采用角膜缘干细胞体外扩增，再结合支架材料，共同移植，效果也值得肯定.

iPSC应用最大特点是可以量产，可标准化规模化生产制备再生角膜，解决了供体来源不足的问题。值得一提的是，以前人们一直认为，自体iPSC诱导分化的细胞用于自身移植治疗没有排异的是理所应当的，然而也有篇文章却指出，经自体细胞诱导制备的iPSC，其线粒体也会导致排异（Nature Biotechnology (2019)）。

参考来源：

[1]https://japan.cnet.com/release/30303978/

[2]https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2019/20190306_1

[3]Scientists 3D print human cornea for first time, a technique which could save millions from blindness

[4https://www.nature.com/articles/d41586-019-02597-2