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福音:新技术有望部分恢复失明者视力

2014/09/17 来源:中国科学报
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导读
2010年WHO的一份预测报告指出,视觉缺陷影响了全世界约2.85亿人,其中约3900万人被认为失明。如今,基因疗法、细胞移植等治疗方法不断给眼疾患者带来希望。百眼巨人II号是目前市场上唯一经批准的视网膜假体。虽然不能完全恢复患者视力,但是可帮助患者识别光线,这看似微弱的进步却对患者的生活有着重大的意义。


百眼巨人II号能帮助患者识别光线

童年时,Tami Morehouse的视力就不好,青少年时期,她发现自己的视力进一步变差。她试着阅读的文字慢慢从纸上消失,最后,所有的东西都褪色成一片灰暗。而罪魁祸首正是雷伯氏先天性黑内障(LCA)——一种遗传性疾病,会使患者视网膜中的光感细胞死亡,当患者30岁或40岁时通常会完全失明。

但Morehouse获得暂时解救。2009年,这位现年44岁来自美国俄亥俄州阿什塔比拉的社会服务人员成为一项LCA开创性基因疗法试验最年长的参与者。现在,她表示,她能够看到自己孩子的眼睛,黄昏的余晖也比之前更加明亮。

Morehouse将这些称为改变人生的变化,但这些与年轻试验参与者体验的变化相比只是次要的。8岁大的Corey Haas在2008年接受了治疗,他是该试验最年轻的参加者。治疗后,他从需要白手杖走路,到能够骑自行车和打垒球。Morehouse常常想,如果自己在Haas的年龄就开始接受治疗,那么现在会看到什么。“我出生得有点早了。”她说。

2010年世界卫生组织的一份预测报告指出,视觉缺陷影响了全世界约2.85亿人,其中约3900万人被认为失明。约80%的视觉缺陷是可预防或治愈的,包括白内障等可通过手术进行治疗的情况——在发展中国家导致了大量失明病例。但视黄醛退化性疾病,例如,增龄性黄斑变性——发达国家居民失明的主要原因,并没有治疗方法。

前进一小步

在过去7年里,放缓甚至逆转视黄醛退化性疾病导致的视力丧失的希望不断增加。基因疗法、细胞移植和人造视黄醛等临床试验正在进行,并且包括Morehouse和Haas参与的试验在内的许多研究也产生了令人满意的结果。生物技术公司正在接受挑战,并且通过临床试验形成了几种疗法。

但到目前为止,大部分成功疗法无法治疗先天性疾病。而且,人们尚不清楚最终会有多少人从中受益以及能够保持或恢复的视力范围是多少。“对临床问题的复杂性的认识在日益增加。”华盛顿大学神经生物学家Thomas Reh说。

它似乎是脆弱和复杂的,但眼睛的特性使其成为实验性疗法研究的良好试验田。与内脏不同,外科医生能容易地进行手术,并看到器官内部,追踪治疗如何在进行。另外,它还能隔开诸多破坏性炎症反应。因此,抗盲基金会首席研究官Stephen Rose指出,眼睛是“一个好的试水方法”。

自2007年以来,临床研究人员开始涉足针对LCA等先天性视网膜变性的基因疗法。目标是使用一种病毒支持携带RPE65基因副本的视网膜细胞,这种基因在LCA2患者身上出现突变。科学家希望活性基因能修复故障细胞,并保持它们的活性,从而保留甚至改善视力。

3个不同研究小组的实验显示,该过程不仅是安全的,还能提高大多数参与者的视力,最大限度的改善能维持长达7年。位于费城的生物技术公司Spark Therapeutics正在测试针对LCA2的基因疗法,它希望能尽早于2016年在美国申请监管批准。

但一些研究就这种疗法如何工作提出了疑问。3项初始试验中的1个得出的分析数据发现,尽管参与者的视力得到了改善,他们的光感受器仍然在以同接受治疗前相同的速率死亡。该研究的联合作者、宾夕法尼亚大学视力科学家Artur Cideciyan表示,这些改善可能来自对一些视网膜细胞的拯救。基因治疗可能没有影响更多的功能失调的光感受器,治疗后,这些感受器仍在死亡。

研究人员观察到,一些形式的视黄醛退化可能有一个不可逆转的点。一个可能的原因是,细胞死亡破坏了视黄醛组织的结构,导致了多米诺骨牌般的衰退。Cideciyan认为,在视网膜变性开始后,即便那些用基因疗法改善的细胞最终也会死亡,至少在LCA2中是如此。

英国伦敦大学学院基因学家Robin Ali则对于这些疗法的未来更有信心:之前的动物试验表明,如果适时适量,基因疗法能减缓衰退。“我们仍然处于初始阶段。”他说。

但是,发现治疗的最佳时间仍然是个挑战。大多数研究人员同意,最好的方法是在患者年轻时就替换有缺陷的基因,在退化开始前,或者至少有更多的视觉细胞存活时。英国牛津大学眼科医生Robert MacLaren指出,这可能意味着要对视力好的人进行视网膜手术—— 这将是一个困难决定。“风险最大,收获也最大。”Spark的LCA2 Ⅲ期临床试验将对3岁儿童开放。

一旦病变到达一个点,很少或没有可用的光感受器被留下,基因疗法可能将没有帮助。这也是一些研究小组在寻找其他技术的原因,例如以细胞为基础的疗法。


再生游戏

当谈论胚胎干细胞的治疗潜力时,人们通常会提到糖尿病和脊髓损伤。但此类细胞的首个临床试验实际上是为了治疗失明。先进细胞技术公司曾将来源于胚胎干细胞的视网膜色素上皮(RPE)细胞移植入因两种视网膜变性中的一种导致的视觉丧失的患者眼部。这些试验始于2011年,研究人员和产业界迫切希望在今年晚些时候知道答案。

RPE细胞能支持光感受器的功能,人们希望细胞移植能停止或减缓光感受器的丧失。更换光感受器将能得到更高的回馈,但从干细胞中有效地将其提取出来并接入视网膜却十分困难。

但有诱人的迹象表明。Ali及同事发现,将视杆细胞前体移植入老鼠的眼睛里,它们与视网膜中的其他细胞联系在一起就能够恢复视力。他们还发现,视杆细胞能从老鼠的胚胎干细胞中发育出来,并能在视网膜中成熟且与其融为一体。研究人员目前正致力于在动物身上衍生和移植视锥细胞,并开始考虑人体试验。

无论策略如何,干细胞治疗面临一些与基因疗法相同的问题:杀死视网膜细胞的疾病过程将在治疗后继续。Ali提到,这对于不太严重的失明可能有效,但细胞移植对那些晚期患者将没有作用。因此,这些患者需要更激进的疗法。

在医生首次打开他的仿生学眼球时,Roger Pontz觉得自己就像在做梦:15年里,他第一次将能看到天花板上的光。这位来自密歇根州的56岁洗碗工是90位百眼巨人II号植入物的接受者之一。百眼巨人II号是目前市场上唯一经批准的视网膜假体。一种遗传性病变——色素性视网膜炎剥夺了Pontz的视力。而现在他不再无意中碰到墙壁,并不用再摸索就抓到冰箱门把手。“它让生活变得更好。”Pontz说。

百眼巨人II号在2013年获得美国食品药品监督管理局的批准,用于严重色素性视网膜炎。它包含装有若干小型相机的眼镜,这些相机能向用户穿戴的便携式计算机传递视频数据。过程信号又能通过电缆传回眼镜,然后无线传输到眼球周围的接收器。信号最终传递到经外科手术植入视网膜顶端的芯片中。之后,芯片会产生电脉冲刺激视网膜中其他的细胞。

但这台售价高达14.4万美元的设备无法恢复正常视力。“我们试着将失明患者变成拥有低视力的人。”参与该试验的法国视力研究所主任眼科医生José-Alain Sahel说。

获得如此多的进步,研究人员对未来十分乐观。虽然治疗只能拯救或复原少量的光感受器,但这也将足够,Ali说:“你不需要非常多的功能性感光细胞。”这可能无法达到完美视觉,也不会是永久修复,但对接受者而言,任何微小改善都是有意义的。“即使你只能给我5~10年的视力,我也会接受。”Morehouse说。

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