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视网膜和视神经疾病的细胞替代疗法细胞来源

彭洋在哪家医院坐诊 http://m.39.net/news/a_9168797.html

作者:RosaM.Coco-Martin

SalvadorPastor-Idoate

JoseCarlosPastor

西班牙巴利亚多利德大学医学院

本综述的目的是对当前视网膜退行性和视神经疾病以及视网膜细胞丢失类疾病相关治疗技术研发最新进展的信息更新。描述细胞来源以及这些技术被用于治疗时所涉及的挑战。这些细胞来源包括了人类胎儿视网膜干细胞、同种异体尸体人类细胞、成人海马神经干细胞、人类CNS干细胞、睫状色素上皮细胞、角膜缘干细胞、视网膜祖细胞(RPC)、人类多能干细胞(PSC)、人类胚胎干细胞(ESC)和人类诱导多能干细胞(iPSC))和间充质干细胞(MSC)。

其中RPCs、PSCs和MSCs都可以分化为RPE、光感受器或神经节细胞,部分项目已经进入早期临床试验阶段,在表现出安全性的同时也证明显现出一些功效指标。

用于视网膜疾病的干/祖细胞疗法仍然存在一些缺点,例如抑制体外增殖和/或分化(RPE除外),以及在体内移植体的长期存活和功能局限性。关于基于细胞的治疗临床转化,还有一些其它的问题有待解决,包括:

(1)特异性视网膜亚型的富集能力

(2)细胞存活率

(3)细胞的递送方法,可能需要结合支架来诱导正确的细胞极化,这增加了手术中视网膜切开术的尺寸,从而增加严重并发症的概率

(4)需要诱导局部视网膜脱离,以便进行视网膜下腔植入移植细胞

(5)未分化的干细胞和高度分裂能力的祖细胞导致肿瘤形成的风险

尽管存在这些挑战,干/祖细胞代表了在不久的将来治疗视网膜和视神经疾病最有希望的医疗方案。

视网膜退行性疾病(RDs)在世界范围内被认为是导致失明的主要原因。其中包括年龄相关黄斑变性(AMD)和遗传性视网膜营养不良(IRDs),如视网膜色素变性(RP)和Stargardt病。此外还有一些与缺血性疾病相关的视网膜变性,如糖尿病性视网膜病变(DR)和视网膜血管阻塞(RVO),本综述也包含这些疾病的部分内容。

所有这些疾病都有一些共性,最终导致了光感受器和(或)神经细胞凋亡。作为中枢神经系统(CNS)的一部分,视网膜的自我再生能力非常低,从而导致了不可治愈的失明情况发生。一些RDs的现有疗法可以保护视网膜神经元,挽救或减缓疾病进展,但目前几乎没有任何治疗方法可以恢复视力,因为已经丢失的细胞无法再生。

以干细胞移植为基础的治疗方法是一个令人振奋的、高速发展与转化的研究领域,部分技术已转入临床阶段。眼睛作为细胞移植疗法的靶向器官(主要以视网膜为主)具备如下优点:

(1)在解剖学和生理学方面具备操作与观察优势

(2)视网膜侵入手术技术已经很成熟,而且相对安全

(3)视网膜下腔是一个相对免疫特权区域

(4)恢复视力所需的细胞数量可能相对较少

(5)人眼视网膜的成像可通过高分辨率非侵入性技术获取

(6)在进行相关实验时,双眼中一只眼睛作为实验对象,而另一只眼睛可作为对照

(7)在评估治疗恢复情况时,除了医学诊断外,个人直观感受也可以判断最终疗效

在视神经疾病(OND)的细胞疗法方面,过去五年的进展甚微,我们认为有几个原因。一方面,这是由于研究人员试图用细胞疗法治疗的病理学的异质性,这在许多情况下会影响中枢神经系统的其他部分。另一方面,是由于在递送方面存在明显的困难。在视神经的治疗方面,不应忘记视神经(ON)是在视网膜神经节细胞(RGC)中“诞生”的,并延伸至外侧膝状体。所谓的视神经病变的类别包括各种原因的广泛疾病,包括缺血、炎症、毒性、营养缺乏、青光眼、外伤、先天性问题和遗传性疾病,在大多数情况下是更广泛的神经退行性过程的一部分。ON基本上由RGC轴突组成,并且与中枢神经系统的其他成年神经元一样,它们在损伤后没有再生能力。许多因素限制了RGC轴突的再生。有些来自RGC遭受轴突损伤后产生的抑制环境。此外,与促进外周神经系统中轴突再生的髓鞘细胞不同,少突胶质细胞分泌抑制性蛋白质和其他阻碍轴突再生的分子,但这些细胞不存在于ON中。星形胶质细胞也会释放抑制性分子并增殖,形成胶质疤痕,作为轴突再生的物理屏障。许多细胞增殖和轴突生长所必需的基因虽然在胚胎细胞中很活跃,但在成熟细胞中却受到严重抑制。最后,轴突损伤还会中断神经营养因子的运输,导致RGC中促凋亡蛋白的增加。

我们的研究小组发表了关于玻璃体内细胞治疗通过其旁分泌特性给予神经保护的综述,一些I期和II期临床试验(临床试验)已经证明了多种类型干细胞的安全性,这一事实促使研究人员继续探索这种方法的有效性。然而,目前仍有许多未知的问题有待解决,如最佳细胞来源、最佳给药途径、诱导丢失细胞再生可能的方法,以及如何在长期时间内保持有益效果。在任何治疗方案成为临床之前,必须解决这些未知问题。在本篇综述中,我们将提供细胞移植疗法治疗RD和OND的更新数据,回顾已发表的临床试验可用数据,并描述可用的细胞来源和在实际临床实践中应用这种治疗所涉及的挑战。

资料收集:

本综述引用了截至年12月的最近几年发表在PubMed、WebofScience、Scopus和ClinicalTrials(于年5月2日访问)电子数据库中对细胞治疗进行的临床试验。使用以下搜索获得了潜在的相关论文术语结合医学主题词和关键词:人类、干细胞、细胞治疗、临床试验、眼内注射、玻璃体内注射、视网膜下腔注射、视网膜、视网膜疾病、视神经和视神经疾病。仅预选英文论文或带有英文摘要的论文。还搜索了所选出版物的参考文献列表以识别其他相关论文,并且还使用了MEDLINE选择“相关文章”。

细胞来源:

受精后前几次细胞分裂中的胚胎细胞是唯一具有全能性的细胞,它们可以形成体内所有细胞类型,以及胚胎外细胞或胎盘细胞。多能细胞可以产生构成身体的所有细胞类型,胚胎干细胞、成体干细胞和脐带血干细胞被认为是多能的,视网膜祖细胞(RPC)也是多能细胞,可以产生视网膜的所有六个神经元和Müller神经胶质细胞。

用于移植的干细胞的主要来源总结在“表1”中。它们包括人类胎儿视网膜干细胞、同种异体尸体人类细胞、成人海马神经干细胞、人类CNS干细胞、睫状色素上皮细胞、角膜缘干细胞、RPCs、人类多能干细胞(hPSC),包括人类胚胎干细胞(ESC))和人类诱导多能干细胞(iPSC)以及间充质干细胞(MSC)。

最后,从成人RPE中提取的细胞,从眼库获得并在体外激活成干细胞状态(RPESC),是此类细胞的潜在来源。其中,RPC、PSC和MSC已证明它们能够承担天然组织的某些功能,并且都已用于越来越多的临床试验,因为它们都可以分化为RPE、光感受器或神经节细胞。

(表1:干细胞来源及其治疗视网膜和视神经疾病的潜力)

RPCs可以从胎儿的视网膜中获得。其主要优点是简单易行、安全有效、研究广泛、避免了伦理问题、免疫排斥和肿瘤发生风险低。它们的主要缺点是由于增殖能力和分化成特定类型的细胞的能力有限,缺乏足够的供体细胞。

MSCs可能来源于羊水或脐带,但它们主要来源于两个发育成熟的器官:骨髓间充质干细胞(BMMSCs)和脂肪间充质干细胞(ADMSCs)。后者更丰富,更容易从活体捐赠者身上收获,侵入性更小。此外,与BMMSCs相比,它们扩张速度更快,并表现出更高的免疫调节能力。MSCs已被证明具有抗炎、免疫抑制、血管生成和抗细胞凋亡或神经保护作用。此外,它们是多能的,因此,它们具有一定的分化为受损细胞的能力,尽管这在某种程度上是有限的。它们的细胞迁移和分化率较低,但据报道可分化为光感受器和RPE细胞。然而,目前尚不清楚新观察到的细胞是否可能代表MSCs与预先存在的光感受器的融合。

人类胚胎干细胞(ESCs)来自发育中的胚胎。它们的主要优点是在某些情况下能够分化成光感受器,为RD治疗创造了无限的细胞来源,而其主要缺点是:增殖能力有限,分化成各种细胞类型有限,难以获得特定的靶向细胞类型;它们有潜在形成肿瘤的潜力;需要终身免疫抑制治疗,增加风险和经济负担;最后,由于ESCs是从胎儿组织中分离出来的,因此引起了伦理上的问题。

由于需要提供大量的替代细胞,使得诱导多能干细胞的使用成为可能。自年引入这些细胞以来,不同的研究小组已经开发出了诱导和重编译这些细胞的方案,而下一个挑战将是建立确定其标准化质量的指导方针。它们从终末分化组织中获得,可以改善ESCs的伦理问题。尽管它们与ESCs相似,但其分化效率低,通过自体移植发生免疫排斥的风险也很低,以及生物安全问题(例如,基因突变的高风险)。此外,iPSCs在促进我们理解许多视网膜和视神经疾病(如AMD、RP和青光眼)的潜在机制(个体发生和病理)方面起到了关键作用。利用诱导多能干细胞建立了细胞模型,这些模型在视网膜疾病的研究以及开发药物筛选和基因治疗方法方面也很重要。

另一方面,层状视网膜和单一复合体中的RPE也可能成为开发双RPE/光感受器移植物的潜在工具,可用于晚期RD患者。最近的研究表明,在最小介质条件下ESCs可以形成整个视神经杯。鉴于光感受器衍生的困难,特别是在2D培养中生成成熟的外节的困难,人们尝试了使用3D视网膜类器官培养的方法。从人ESCs中生长出的自组织3D视杯已经取得了相当大的进展,显示出内部节段合理的光感受器和连接纤毛的形成。其他用于3D类器官形成的方法也有报道,在分化过程时从2D培养中提取它们,并使用人诱导多能干细胞的两步培养系统进一步优化它们。最后,也有从人类诱导多能干细胞中生成显示轴突生长的3D视神经囊样结构的方案。

在视网膜血管病变的情况下,直接组织置换可能更具挑战性,因为不同的细胞参与其发病机制,如血管内皮细胞、血管周细胞、血管平滑肌细胞、视网膜内神经元、光感受器和视网膜胶质细胞和小胶质细胞。大多数研究人员使用的是MSCs和RPCs,它们被认为具有一定(尽管有限)分化成视网膜血管疾病中受损的各种细胞的能力。因此,循环血管前体细胞CD34+和内皮祖细胞(endothelialprogenitorcells,EPCs)被用于缺血后的组织再生和血管生成,因为它们可能在功能侧支化中发挥作用,并分泌神经营养细胞因子和促血管生成因子。CD34+可能分化为内皮细胞,正因为如此,它们在临床试验中被探索为各种缺血性疾病的潜在治疗手段,包括缺血性心肌病、外周缺血、脑血管意外、DR、缺血性视网膜静脉阻塞和缺血性视神经病变。另一个潜在的细胞来源是内皮祖细胞亚群(outgrowthendothelialcells,OECs),该细胞具有显著的增殖潜能,但作为缺血性视网膜病变的治疗还需进一步探索。此外,在ADSCs的间质血管部分中,有一种独特的细胞群,被认为代表常驻周细胞或其前体。当这些细胞被静脉注射到氧诱导视网膜病变(OIR)和DR的动物模型中,观察到这些细胞的血管周围整合产生了对受损视网膜毛细血管的拯救。另一种方法是使用iPSCs视网膜下移植(不含c-Myc以减少致畸作用),因为在大鼠眼中,它们能够通过营养旁分泌作用拯救缺血受损的视网膜。此外,研究人员还将ESCs或iPSCs分化为内皮前体细胞(特别是内皮集落单位形成细胞),这些细胞对OIR动物模型显示出一定的疗效。然而,在小鼠缺血-再灌注损伤模型中,来自ESCs和来自脐带血的iPSCs的血管祖细胞显示了植入、归巢和修复能力,而来自成纤维细胞的血管祖细胞没有。最后,细胞外干细胞来源的外泌体(MSC-Exos)可能通过调节血管生成和炎症途径,通过免疫调节,甚至通过组织再生,在视网膜缺血和DR的解剖和功能恢复中发挥积极作用。

视网膜和视神经疾病的直接细胞替代疗法:

RPE替换:

人类RPE细胞在30多年前首次被分离和表征,从那时起,细胞替代技术已被定义为潜在的RD治疗方法。第二次大规模尝试细胞替代治疗发生在过去的十年中,当时建立了许多以ESC和iPSC为项目的实验室。与视网膜中的其他细胞类型不同,RPE细胞层不需要突触连接,但其执行其基本功能的能力取决于RPE是一个具有紧密连接的融合单层,并通过健康的Bruch膜保持离子传输的极性。视网膜下腔注射健康的RPE细胞使它们能够维持或改善外核、外丛状和光感受器内/外段层的健康。如前所述,其优势在于视网膜下腔是细胞治疗的独特靶点,因为它在正常条件下是免疫特权环境。因此,诸如AMD和Stargardt病黄斑内细胞死亡的主要特性,直接细胞替代被成为一种潜在的治疗黄斑萎缩的方法。这种细胞疗法也被用于影响RPE65、LRAT和MERTK等参与视觉信号过程功能障碍单基因突变的RP患者,特别是在恢复RPE水平方面,RPE替代的临床试验很多,其中很多都获得了成功(表2)。一种名为CNTO的细胞产品,由从供体脐带(hUTSC)中提取的人脐多能干细胞悬浮液组成,也在临床试验中被注射到因AMD引起的地理萎缩患者的视网膜下(NCT)。试验已经完成,但其结果尚未公布。此外,有两个开放标记的临床试验评估了自体BMMNC在RP患者视网膜下间隙的安全性和有效性(NCT和NCT)。这些研究尚未提供明确的数据,但在RPE疾病中的临床前结果很有希望,其中光感受器的形态似乎有所改善。另外两个使用BMMSC玻璃体内的临床试验正在用于RP患者(NCT和NCT)。然而,另一项临床试验研究对骨髓基质干细胞(BMMSCs)的安全性提出了担忧,因为三分之一的晚期RP患者在注射部位、玻璃体腔和后房腔出现严重的纤维组织增生,导致了牵引性视网膜脱离。另一项正在沙特阿拉伯进行的临床试验(NCT)正在研究单侧玻璃体内注射自体骨髓间质干细胞对继发于AMD的地理萎缩患者的安全性和有效性。

(表2:RPE替代临床试验)

关于hESC,有两种细胞产品正在临床试验中用于黄斑部疾病的测试,一种来自辉瑞(Pfizer)(NCT),另一种来自安斯泰来再生医学研究所(前身为Ocata/AdvancedCellTechnology)。后者目前正在完成I/IIa期临床试验,旨在测试来自hESC的移植RPE细胞用于治疗Stargardt病(NCT)和晚期干性AMD(NCT)患者的耐受性,该项目没有设立对照组,并使用全身免疫抑制。最新数据已经显示出有效性的迹象,因为18名患者中有10名改善了他们的视力。没有证据表明增殖、排斥或严重的全身不良事件,但一名患者患有葡萄球菌眼内炎和白内障进展,有报道称RPE存在局部损伤和眼内炎症。此外,在12例Stargardt病(NCT)患者中使用同样的生物学方法,对视网膜下腔移植hESM来源的RPE细胞进行了13周的全身免疫抑制治疗。在该试验中,所有参与者的视网膜下色素沉着均以剂量依赖的方式观察到,没有发现不受控制的增殖或炎症反应的证据。四名参与者的最佳矫正视力(BCVA)有边缘性改善,要么是未染色,要么是对侧眼有类似的改善。生活质量问卷调查和显微视野检查显示,12个月时没有证据显示受益,在其中一个病例中,视网膜局部变薄和色素沉着区域敏感性降低提示潜在危害。

LINEAGECELLTHERAPEUTICS在晚期萎缩型AMD患者中开展了一项类似的研究,目的是评估一种名为OpRegen?(hESC-RPE细胞)的细胞产品的安全性和耐受性,该细胞产品通过脉络膜上膜进行视网膜下移植,通过使用由GyroscopeTherapeutics(前身为OrbitBiomedical,Ltd.)开发的Orbit视网膜下输送系统(OrbitSDS)进行显微注射的方法,该系统避免了制造视网膜孔的需求,旨在提供精确和一致的剂量。该研究还将评估移植的OpRegen?的细胞植入、存活和缓和疾病进展(NCT),结果将于今年晚些时候公布。此外,有几个招聘I/II期临床使用hEMS在AMD试验和(或)Stargardt病在中国(NCT,NCT和NCT),美国(NCT,NCT,NCT,NCT和NCT),法国(NCT和NCT)和韩国(NCT和NCT)旨在验证基于hESC-RPE细胞疗法的整体安全性和可行性,提供一些很有前景的早期视觉结果,其中任何重大并发症都可能主要归因于同种异体移植期间使用免疫抑制剂。此外,对于RP,一项使用hESC衍生的RPE细胞的试验正在招募10名患者,以测试其视网膜下移植技术(NCT)的安全性和有效性。最后,一项I/II期、开放标签、前瞻性临床试验试图确定视网膜下移植hESC来源的RPE细胞(MA09-hRPE)对继发于近视黄斑变性的斑片状萎缩患者(NCT)的安全性和耐受性,但该研究于年被取消,没有公布任何结果。

年,一项人类自体体细胞(hiPSCs)获得RPE细胞在日本进行了I期临床试验(UMIM),其中第一位患者病情得到了好转且无不良反应,但第二位患者在治疗后发现了致癌基因突变,导致该项目被暂时搁置。经过分析,第二位患者可能是由于iPSC基因组不稳定所致,临床试验恢复后,使用HLA匹配的同种异体iPSCs衍生的RPE悬浮细胞与自体iPSC相比,前者更安全,且更具备经济性。尽管存在黄斑囊样水肿,但移植片保持完整,BCVA在术后一年保持稳定。最近,另外两个正在进行的临床试验在英国和美国(NCT)开始,以测试从患者自己的皮肤或血液中创建iPSC衍生的RPE细胞的效率。该试验于年在10名AMD患者中开始,目前尚未招募。与此同时,许多科学家正在研究围绕通过重编组过程获得的iPSC的安全问题。

最近,基因和细胞治疗的结合已经实现,使用CRISPR/Cas9系统应用于具有选择性HLA基因破坏的诱导多能干细胞的生产。最新的一例是针对特定类型RP的临床试验,其致病基因突变影响RPE功能(NCT),旨在恢复RPE功能并在相对早期保护光感受器免于退化。

然而,细胞悬液的递送方案可能还不够,并且可能需要更复杂的重建组织配方,以改善功能并针对具有改变的Bruch膜样AMD的病理状况。为了临床应用,Kamao等人开发了一种方案,用于从hiPSC-RPE细胞中获得RPE单层膜,不使用任何合成支架,而是自行生成由IV型胶原和层粘连蛋白组成的基膜。在脉络膜新生血管移除后的新生AMD中,这种技术被证明是有效的,没有排斥的迹象,也没有患者需要额外的抗VEGF注射。不过主要的问题是每位患者所需的费用和漫长准备时间(超过10个月)。

与此同时,更复杂的重建组织配方已被提出,以改善功能,并使用可用于再生医学的3D生物工程组织替换受损的AMDBruch细胞膜。开发RPE薄片或基材,使技术转移在手术过程中对细胞更耐受,与悬浮细胞相比提高存活率,以及增加细胞形成有组织定向组织的机会,让人联想到内源性细胞结构。

这种新方案的一个例子是当前招募中的一项I/II期临床试验(NCT),它试图确定将hESC衍生的RPE细胞单层植入聚合物基材上。这已被计划用于患有干性AMD、由湿性AMD引起的盘状瘢痕和Stargardt病的患者。因此,Kashani等人。已经设计了一种使用支架的植入物,称为加州治愈失明项目-视网膜色素上皮1(CPCB-RPE1),它由hESC衍生的RPE细胞的极化单层组成,位于超薄合成聚对二甲苯(塑料)基材上,旨在模拟Bruch膜。该小组发表了16名晚期干性AMD患者队列的数据(NCT)。证明这项技术的安全性和表明它可能改善视觉功能,因为没有一个植入眼睛视力丧失的进展,一只眼睛提高了17个字母和两只眼睛证明改进。由daCruz等人领导的小组,作为伦敦治愈失明项目(NCT)的一部分,正在研究严重渗出性AMD的类似RPE贴片。在2例严重渗出性AMD患者中,I期临床试验使用了一种工程RPE贴片,该贴片包括在涂层合成基底膜上的完全分化的hESC衍生RPE单层,使用专门设计的显微外科工具将其注入一只眼睛的视网膜下腔。长期只使用局部免疫抑制,研究人员通过生物显微镜和光学相干断层扫描(OCT)报告了RPE贴片的成功递送和存活,并且在12个月内,两名患者的BCVA分别增加了29和21个字母。

光感受器更换:

为了治疗IRD(这里主要是指RP),有必要替换功能失调或死亡的视锥细胞,在基因治疗(疾病早期)和视网膜微芯片治疗(疾病晚期)之间创造一个细胞治疗的治疗“槽”。治疗晚期的困难之一是这些疾病大多影响整个视网膜。当光感受器是视网膜退行性变的主要细胞类型时,人们已经尝试更换它们。在这种情况下,引入的前体必须形成一个极化的外核层,形成光敏的外节段,然后必须与视网膜下游神经元重新连接突触,以便将信息发送到视觉通路。

为了做到这一点,已经应用了各种形式的移植,包括全层视网膜;感光片(用激光或振动刀切片);分离细胞,包括光感受器或能产生它们的视网膜前体细胞;hPSC-derived细胞。患者也可以从结合RPE和光感受器移植中获益,但这是RPE替代后的光感受器移植的循序渐进的方法,还是两者可以一起移植,还需要进一步研究。正如Zhu等人所证明的,当与hESC来源的RPE共培养时,光感受器祖细胞的存活率出现增涨。

有关这一问题的第一份出版物表明,在视网膜变性患者中移植胎儿视网膜细胞或组织的潜在好处及其安全性,但这些移植由于伦理问题和可用性降低而受到限制。此外,用于全层视网膜或感光片视网膜下移植的手术技术难以实现,细胞整合和突触重连接也具有挑战性。然而,随着将大量视网膜细胞与hESCs和iPSCs区分开来的成熟方案的出现,视网膜再生治疗已经成为临床实践中的一个实际目标。

研究表明,将RPCs注射到视网膜下腔时,它们会变得成熟并表达光感受器标记物,而且它们也能整合到宿主的视网膜内,挽救退化的光感受器。RPCs和hESC来源的光感受器前体细胞已经被证明可以整合到宿主视网膜中,提高光敏感性,尽管这种作用在几个月内就被逆转了。另一种来源可能是hiPCs来源的光受体前体——结果表明成人成纤维细胞来源的iPSCs可以分化为视网膜前体,用于视网膜变性疾病的移植和治疗。主要的问题是移植的光感受器是否能够整合。它们可能会与现有的光感受器融合,因为近年来有人提出了一种称为“物质转移”的现象,即蛋白质和(或)mRNA等生物材料从供体光感受器转移到宿主光感受器,从而通过挽救剩余的光感受器细胞来恢复某些视觉功能。重要的一点是,为了更好地理解和优化细胞整合,以规划未来的临床试验,需要在临床前研究方面取得更多进展。

“表3”总结了光感受器替代的临床试验。其中之一是使用从胎儿视网膜提取的视网膜下移植的hRPCs。这是一项I/IIa期,开放标签,前瞻性研究,旨在测试其在晚期RP患者中的安全性和耐受性,由ReNeuron(NCT)赞助。

(表3:光感受器替代临床试验)

虽然间充质干细胞在视网膜色素上皮细胞和视网膜胶质细胞等细胞中存在差异,但与胚胎干细胞相比,间充质干细胞的细胞分化能力较弱。然而,这些细胞分泌大量的营养因子,理论上可以增加处于困境的视网膜细胞的寿命,并产生功能的恢复。为了得到验证,Siqueira等人,圣保罗大学的研究人员在I期临床试验(NCT)中主要研究了使用玻璃体内注射自体BMMSCs治疗晚期退行性视网膜病变患者(一名RP患者和两名受锥杆营养不良影响),而没有发现严重的不良事件.在II期研究中,他们开始确认这项技术(NCT)在20名RP患者中的疗效。同一小组调查了他们的细胞产品在AMD和Stargardt患者中的安全性和有效性(NCT)。尽管如此,这不是真正的光感受器替代,而是一种补救措施。

另一种方法是使用诱导多能干细胞,但在IRD的特殊情况下,患者来源的诱导多能干细胞携带致病基因突变,可能影响自体移植细胞的存活和功能。因此,细胞替代策略可以利用患者特异性的光感受器前体细胞,这些前体细胞已经通过使用病毒载体的传统基因治疗或基因编辑进行了基因矫正,然而,iPSCs的表型纠正不够有效(因为转基因沉默),所以在重新编程前对体细胞进行“体外”纠正可能更有利。这种方法的优点是,无论临床分期或疾病的流行程度以及致病基因的大小,它都可以用于治疗IRD。尽管存在这些挑战,但基因编辑技术已经取得了快速的进展,是理解和治疗RD的有价值的工具。CRISPR/Cas9还可以用来打开基因,而不是通过表观遗传学,通过调节组蛋白标记,而不是编辑DNA序列,从而获得改善或改善症状。然而,在临床应用之前仍存在一些挑战。此外,一种导致“神经营养因子-不稳定域融合蛋白表达”的药物可调基因治疗在临床前研究中保留了视锥细胞视力,表明其可能用于治疗广谱RD,并可能与干细胞治疗一起作为辅助治疗。在这方面,Cereso等人使用AAV2/5作为载体,有效地诱导无脉络膜患者的iPS来源的RPE细胞,从而说明了在没有合适的动物模型的情况下,患者的iPS来源的RPE细胞具有提供基因置换的概念验证模型的潜力。此外,Burnight等人将患者特异性的、iPSC衍生的光感受器前体细胞与携带全长CEP的慢病毒载体转导,以纠正导致Lebers先天性黑蒙的突变,该突变会影响光感受器纤毛的形成。他们的结果显示,患者细胞中纤毛形成缺陷的全长转录本的表达和功能恢复。Bassuk等人使用CRISPR/Cas9系统精确修复了导致x连锁RP(XLRP)的RPGR点突变。最后,另一个利用诱导多能干细胞开发不同视网膜营养不良细胞模型的临床试验(NCT)也正在招募,以评估基因治疗方法的效率。另一种基于细胞的治疗方法是在移植的光感受器细胞中引入光学传感器,使其稳定且独立于RPE。最后,间充质干细胞衍生的外泌体也正在进行临床试验(NCT),因为它们似乎可以促进大而难治的黄斑裂孔的愈合。

视神经疾病(OND)的神经节细胞替代和细胞疗法:

在ClinicalTrials注册研究中(年5月2日数据),只有18项与OND相关,有6项长期没有结果,因此推测它们已经失败或被中断,其余是与一些疾病相关的I或II期临床试验。

(表4:视神经疾病(OND)的神经节细胞替代和细胞疗法)

(表5:视神经再生:视神经疾病的细胞疗法临床试验)

其中三项是视神经萎缩,这是许多具有不同发病机制病理的最终结果。4例包括视神经脊髓炎(Devic病)患者,这是一种主要以严重视神经炎和横脊髓炎为特征的自身免疫性疾病。多年来,这种疾病被认为是多发性硬化症的一种变体,但发现大多数患者具有针对AQP4或NMO-IgG自身抗体的发现改变了对该疾病的认识。

在其中一个临床试验中,包括显性视神经萎缩和Leber遗传性视神经病变(LHON),但也包括许多其他眼部病变。

其中三个临床试验聚焦于青光眼。这种疾病传统上被认为是原发性OND,即视神经因高眼压(IOP)而受损。青光眼视神经病变的特征是RGCs显著死亡。根据全球调查,仅次于白内障的第二大致盲原因是青光眼。然而,有相当一部分人(高达20%)患有典型的青光眼椎间盘改变、进行性视野缺损和开放的前房角度,眼压(IOP)持续低于21mmHg,这种情况被称为正常眼压型青光眼。目前青光眼治疗的主要目标是降低眼压。早期青光眼临床试验显示,眼压每降低10mmHg,青光眼进展降低10%,但根据合作性正常眼压青光眼研究组,眼压降低30%才能减缓正常眼压性青光眼的发展,而目前的青光眼治疗方法很难达到这一目标。因此,治疗应以神经保护为目标,通过钙通道阻滞剂等药物或细胞治疗改善RGCs或视神经头功能。在这种情况下,与RPE或光感受器移植相比,细胞移植仍处于临床前研究的早期阶段。

关于细胞类型,6个临床试验使用骨髓间充质干细胞。其中三种治疗方法都是针对视神经脊髓炎——联合使用大剂量免疫抑制疗法,然后进行自体造血细胞移植。

两个临床试验使用封装细胞技术。他们使用ARPE19,一种视网膜色素人类细胞系,经过基因修饰,可以产生睫状神经营养因子(CNTF)。细胞被包裹在半透性聚合物胶囊中,该胶囊被引入玻璃体腔内。这个想法似乎很有吸引力,从理论上讲,它将开辟许多可能性。该技术最初被设计用于治疗视网膜退行性疾病,但对RP等疾病的初步结果并未显示出任何临床相关益处,自年以来,在使用该技术相关的视网膜病理方面没有新的结果。该公司目前似乎专注于青光眼,尽管尚未有结果报告。

然而,关于CNTF,有一个问题必须深入研究,那就是该因子对胶质细胞的作用。至少CNTF的急性注射似乎与神经胶质反应有关,这在视网膜或视神经疾病的情况下是不可取的。

视网膜血管疾病的细胞疗法:

年,Park等人首次在6例视网膜血管阻塞或RD患者的玻璃体腔内注射自体CD34+BMMSCs,发现了良好的安全性,值得进一步探索(NCT)。到目前为止,自体骨髓基质干细胞已经通过静脉输注的方式应用于34例DR(编号:ChiCTR-ONC-;chitr.org.cn)。OCT测量的BCVA和黄斑中心厚度改善,无严重不良事件发生。另一项临床试验研究提出了一种玻璃体内注射骨髓单个核干细胞治疗30例缺血性视网膜病变(包括伴有视网膜毛细血管严重缺失的DR)的方法(NCT)。目前还没有进行招募患者。此外,一项I/II期前瞻性、随机、假对照、双掩蔽临床试验(NCT)正在进行中,目的是确定玻璃体内自体CD34+干细胞治疗是否安全、可行,以及是否可能有助于减少或逆转视网膜中央静脉阻塞导致的缺血视力丧失。此外,一项旨在评估血清外泌体miRNA在DR发病机制中的功能的临床试验正在进行中(NCT),但尚未招募患者。事实上,研究人员将尝试验证诊断测试测序这些miRNA,看看它们是否可以作为预后因素。然而,根据现有的信息,干细胞来源的外泌体似乎在未来RD治疗中也可能发挥重要作用。视网膜血管疾病细胞替代临床试验见“表6”。

(表6:视网膜血管疾病的细胞替代临床试验)

关于基于细胞的治疗方法的临床转化,仍有几个问题有待解决,包括:

(1)特异性视网膜亚型的富集能力

(2)细胞存活率

(3)细胞的递送方法,可能需要结合支架来诱导正确的细胞极化,这增加了手术中视网膜切开术的尺寸,从而增加严重并发症的概率

(4)需要诱导局部视网膜脱离,以便进行视网膜下腔植入移植细胞。这可能会破坏视觉通路的突触

(5)未分化的干细胞和高度分裂能力的祖细胞导致肿瘤形成的风险

将细胞送到正确的位置的技术发展就是这些挑战之一。虽然玻璃体内注射已经被广泛使用,因为它们是视网膜病人诊所的一种常见的程序,并且很少出现并发症。但是,这种给药途径的问题在于,宿主视网膜(主要是内限制膜)可能会作为屏障,阻止移植细胞在正确的位置迁移和整合到视网膜组织中。所以,当试图采用细胞替代治疗时,视网膜下腔移植是获得细胞替换时更常用的技术,因为细胞被运送到预定的位置,因此可以观察到更好的整合和分化。然而,这是一个复杂的手术过程,需要有视网膜下腔手术经验的视网膜外科医生操作,因为它有很高的手术并发症风险,包括出血、PVR、移植物脱位和新生血管形成。如果需要不止一种类型的细胞来恢复天然视网膜细胞层,那么问题就在于这些层是否应该依次移植,或者包含必要层的视网膜复合体是否最适合恢复视觉功能。当使用细胞片或RPE-光感受器-支架复合物时,视网膜下方法尤其必要,因为这种大小的移植不能穿过视网膜内层,并且已经提出了一种专门设计的显微外科工具来通过脉络膜,正如我们上文已经提到的那样。

同样重要的是要指出,细胞存活和移植成功也取决于免疫排斥的程度,尽管我们将在一个相对免疫特权的位置工作。ESCs不表达主要组织相容性复合体(MHC)II,移植后仅表达低水平的MHCI。诱导多能干细胞来源的细胞表现出较少的免疫反应,但当逆转录病毒对其进行重新编程时则会产生免疫反应。最后,MHC匹配可能有利于异体干细胞移植的成功。所有这些方面都是至关重要的,以建立最佳的免疫抑制机制,为未来的临床应用。此外,诱导多能干细胞研究与应用中心(CiRA)于年开始为再生医学提供诱导多能干细胞储备,基于只有10个细胞系携带三个最常见的HLA同源位点(HLA-a、-B和-DR),从而降低了排斥的可能性。因此,临床试验招募了患有RPE萎缩的患者,他们接受了该产品的移植而不需要全身免疫抑制,虽然有1名患者出现了轻微的排斥症状,但通过局部给药类固醇,这得到了很好的控制。然而,这种方式导致了递送到目标区域的细胞数量不足,这是另一个需要解决的问题。

另一方面,血管缺血性视网膜疾病再生医学的未来研究必须


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