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新的細胞注射技術可以逆轉視力喪失

一種新的細胞注射技術可以逆轉視力喪失
  • 將健康細胞注入受損眼睛的新方法可以逆轉某些眼部疾病引起的視力喪失,包括與年齡相關的黃斑部病變和色素性視網膜炎,這些疾病涉及視網膜細胞的死亡。 

  • 這項研究涉及將健康的感光細胞或 RPE(視網膜色素上皮)細胞注射到眼睛中以替換死亡細胞。 

  • 雖然以前已經這樣做過,但之前註射的健康細胞最終也會死亡。 現在,注射的細胞使用水凝膠來促進移植後細胞的存活。 

多倫多大學工程學院的研究人員開發了一種將健康細胞注入受損眼睛的新方法。 該技術可以為新的治療方法指明道路,並有可能扭轉目前無法治癒的視力喪失形式。

在世界各地,數百萬人因老年黃斑部病變 (AMD) 或色素性視網膜炎等疾病而視力喪失。 兩者都是由眼睛後部視網膜細胞死亡引起的。

「負責視覺的細胞是光感受器,它與另一種稱為視網膜色素上皮 (RPE) 細胞的細胞有著密切的關係,」大學教授 Molly Shoichet(ChemE、BME)說,她的實驗室位於唐納利細胞和生物分子研究中心。

“在 AMD 中,RPE 首先死亡,然後導致光感受器死亡。”

許多研究人員已經嘗試過將健康的光感受器或 RPE 細胞注入眼睛以取代死亡細胞的治療方法。 但將新細胞整合到現有組織中是一項重大挑戰,大多數注射的細胞最終也會死亡。

Shoichet 和她的團隊是使用被稱為水凝膠的工程生物材料來促進移植後新註射細胞存活的專家。 水凝膠可確保細胞均勻分佈,減少發炎並促進注射後關鍵早期的組織癒合。 最終,它們自然降解,留下健康細胞。

2015年,團隊使用水凝膠將健康的感光細胞注入小鼠模型受損的視網膜中。 雖然研究小組觀察到了一些視力修復,但效果有限,因此他們開始更仔細地思考 RPE 細胞和感光器之間的關係。

「RPE 和光感受器被認為是一個功能單元——如果一種細胞類型死亡,那麼另一種細胞也會死亡,」Shoichet 說。 “我們想知道兩種細胞類型的共同傳遞是否會對視力恢復產生更大的影響。”

與光感受器一樣,許多研究小組都嘗試自行植入 RPE 細胞,但沒有人將這兩種細胞類型整合到單一治療中。 水凝膠再次指出了解決方案。

shoichet 說:“其他研究小組通常所做的是將光感受器注射到鹽水溶液中,這通常會導致細胞聚集在一起,或者通過手術植入一層通常生長在聚合物薄膜上的 RPE 細胞。”

「我們的水凝膠足夠黏稠,可以確保注射器中兩種細胞類型的良好分佈,但它還具有重要的剪切稀化特性,有助於透過該操作所需的非常細的針進行注射, 」Shoichet 補充道。 “這些特性的結合開闢了成功輸送多個細胞的新策略。”

該團隊在類似 AMD 的退化小鼠模型中測試了聯合注射。 在最近發表在《生物材料》雜誌上的一篇論文中,他們報告說,接受聯合注射的小鼠的視力恢復了大約 10% 的正常視力。 那些單獨接受任何一種細胞類型的人幾乎沒有任何改善。

聯合注射的小鼠在暗室中也比在亮室中更活躍,這表明這些夜行性動物再次能夠區分光和影。

「我仍然記得漫長的行為測試日子,」Shoichet 的前博士生、該論文的主要作者、現在芝加哥大學的博士後研究員尼克·米特魯西斯 (Nick Mitrousis) 說道。

「我們設計的實驗是為了讓我不知道哪些小鼠接受了治療,哪些小鼠接受了安慰劑。 當一些老鼠開始做出反應時,我一直在樂觀和擔心之間搖擺不定:樂觀地認為實驗可能確實有效,並擔心康復的小鼠可能會被分配到不同的治療組。

這種擔憂是多餘的:事實證明,合併注射治療確實有效果。 但 Mitrousis 和 Shoichet 都警告說,從這些初步結果到最終進入臨床的試驗之間還有很長的路要走。

「首先,我們需要在多種動物模型中證明這種策略的好處,」Shoichet 說。 「我們還需要人類感光細胞的來源和進一步提高細胞存活率的方法,這兩個都是我們正在研究的。 儘管如此,我們對這些數據感到非常興奮,並且始終願意合作以進一步推進研究。”  

這項研究將發表在 生物材料 2020 年 10 月號。 



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