干细胞在眼科的研究进展

干细胞在眼科的研究进展 【摘要】 近年来,以干细胞为核心的组织工程学研究标志着再生医学时代的到来。干 细胞在眼科领域的应用研究也取得了长足进展。胚胎干细胞和成体干细胞在受损眼修复重 建和各种视网膜疾病的治疗研究中都具备巨大的潜力。干细胞与组织工程的结合为解决目前 眼科发展面临的问题提供了丰富的材料来源和崭新的探索思路。 【关键词】 胚胎干细胞;骨髓间充质干细胞;角膜缘干细胞;神经干细胞;眼科 Development of stem cells therapy for ocular disorders 【Abstract】 Recent years,the study of stem cell,as the central part of tissue engineer,indicate that the time of regeneration medicine is coming.Stem cells has been induced to the tretapy for ocular disorders.Stem cells has large potential in ocular surface recontribution and the therapy of retinal diseases.The combination of stem cell and tissue engineer provide abundant resources to study the problems in ophthalmology. 【Key words】 Embryomic stem cell;Marrow stromal stem cell;Limbal stem cell;Neural stem cell;Ophthalmology 1 胚胎干细胞在眼科中的应用 胚胎干细胞(embryonic stem cell,ESCs)是来源于早期胚胎原始生殖细胞的一种多潜能 细胞具有体外无限增殖和高度自我更新的能力,在一定条件下能向三个胚层组织和细胞分化。 1.1 ESCs用于视网膜修复的研究进展 2004年9月美国马萨诸塞州高级细胞技术公司[1] 宣布,首次用人类胚胎干细胞成功培育出了视网膜细胞。试验证明[2]ESCs能够在体外诱导分 化为为神经祖细胞,神经祖细胞具有在体外扩增并在视网膜的微环境中分化为光感受器细胞 的潜能,这些小鼠ESCs来源的神祖细胞又被证实可以移植整合到变性的视网膜中。张良等[3] 在试验中首次将ESCs与视网膜混合细胞共培养,并加入视黄酸,ESC在这两种诱导因素的作用 下分化为具有单一形态的视网膜细胞,在共培养的第4周是原贴壁视网膜细胞上出现了明显 的网状结构养细胞,具有较长的突起并且相连,GFAP、Cytokeratin和Rhodopsin均表达阳性。 1.2 ESCs用于角膜修复的研究进展 角膜缘外围区域的角膜缘干细胞来维持着人角膜的 自我更新。Ahmad等[4]以?型胶原蛋白铺板,用角膜缘成纤维细胞的基质将ESCs诱导分化为 角膜和皮肤上皮样细胞。Homma等[5]将小鼠ESCs诱导分化为角膜上皮细胞,并移植到角膜损 伤小鼠身上,24 h内角膜上皮再生,且没有形成畸胎瘤。龙崇德等[6]将培养的表达绿色荧光 蛋白的胚胎干细胞代替角膜缘干细胞,以羊膜为载体移植到严重化学伤的眼表面,结果显示: 这些胚胎干细胞生长分化成了角膜上皮样细胞。ESCs联合羊膜移植后,能抑制角膜新生血管, 减轻角膜基质炎性反应,减少角膜溃疡穿孔。 1.3 ESCs用于结膜修复的研究 黄丹平等[7]采用分层共培养的方法,用人结膜上皮细胞 作诱导剂,在体外使小鼠ESC分化为结膜上皮养细胞,为治疗言表疾病及构建生物结膜提供种 子细胞奠定基础,为结膜重建提供了新的途径。 2 成体干细胞在眼科中的应用 成体干细胞是指存在于不同组织中的未分化细胞,在一般情况下处于静止状态,它保持自 我更新的能力和分化成该组织各种类型细胞的能力。成体干细胞有很多种类,包括骨髓间充值 干细胞,角膜缘肝细胞,神经干细胞等。 2.1 骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchemal stem cells,MSCs) 骨髓MSCs在眼科 的应用主要集中于治疗视网膜疾病上。王陆飞等[9]的实验表明移植于大鼠眼内的BMSCs在眼 内微环境的作用下具有向视网膜样结构分化的潜能。Tomita M等[10]将PKH267标记的MSCs 注射入机械性视网膜损伤大鼠的玻璃体腔内,2周后MSCs分化为视网膜神经细胞,并且大多集 中于损伤区的外核层,表达胶质纤维酸性蛋白、钙结合蛋白、视紫红质和中间丝。Kicic A等 [11]分离得到视网膜色素变性模型鼠的骨髓MSCs,在体外诱导分化成可表达感光细胞特异性 标记物;随后将这些细胞标记并将其植入视网膜损伤大鼠视网膜下腔内,2周后标记过的细胞 覆盖了视网膜约30%,形态上类似于感光细胞层,并可以表达感光细胞特异性标记物。Otani A 等[12]将小鼠MSCs移植入视网膜退形性变模型的小鼠眼内,术后视网膜外核层及内核层的厚 度增加,同时应用视网膜电图和视网膜微点阵进行检测,结果显示视网膜状况得到明显改 善,抗凋亡基因表达显著上调。Li等[13]将小鼠骨髓MSCs注射入缺血/再灌注视网膜损伤小 鼠的玻璃体腔内,移植2~4周后,发现有神经元和神经元特异的烯醇、神经微丝和多种神经营 养因子的阳性表达,提示骨髓MSCs移植是视网膜和视神经疾病的有价值的神经保护工具。 Heiduschka P等[15]将小鼠骨髓MSCs,经腺病毒载体移植入Wistar小鼠的视网膜下腔,成功 将MSCs分化为视网膜色素上皮细胞。 2.2 角膜缘干细胞(limbal stem cells,LSCs) 角膜缘干细胞移植的手术方式中自体角膜 缘干细胞移植术的成功率最高。1989年Kenyon等将单侧眼表疾病患者进行自体角膜缘干细 胞移植,术后获得良好的临床效果。由于自体移植不存在免疫排斥,移植片的成活率很高,而对 于健眼,部分干细胞的缺失并不影响正常的眼表功能,故自体角膜缘干细胞的移植已成为临床 上较为可靠和日益成熟的治疗方法[16]。 2.3 神经干细胞(neural stem cells,NSCs) 李飞等[16]在将成年大鼠球后1处微挤压断 后,在玻璃体内注入特殊标记的NSCs,发现玻璃体内注入NSCs可显著促进微挤压断后轴突的 再生,并在玻璃体内分化为神经元,星胶质细胞和少突胶质细胞。 3 展望 干细胞的研究,干细胞与组织工程的结合为有效解决当前眼科疾病治疗中存在的问题提 供了一种新的思路。干细胞的价值在于它不仅是一种治疗疾病的临床,更重要的是,它能 够作为一项研究工具为基础研究提供巨大的细胞来源和强大的理论支持,为研究人类自身创 造了条件。 参 考 文 献 [1] Lund RD,Wang S,KlimanskayaI,et al.Human embryonic stem cell-derived cells rescue visual function in dystrophic RCS rats.Cloning Stem Cells,2006,8(3): 89-199. 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