岑羽捷，馮 云

(北京大學(xué):1第三醫(yī)院，2眼科中心，北京100191)

應(yīng)用生物工程角膜治療老視的前景展望

岑羽捷1，2，馮 云1，2

(北京大學(xué):1第三醫(yī)院，2眼科中心，北京100191)

對老視的矯正和治療正受到越來越多的關(guān)注，其矯正方式多樣．以生物工程制備的脫細(xì)胞角膜基質(zhì)作為較理想的角膜替代材料在臨床上已開始應(yīng)用．本文介紹生物工程角膜的特點及優(yōu)勢，并對其未來被應(yīng)用于老視治療的可能性加以分析．

生物工程角膜;老視;脫細(xì)胞角膜基質(zhì);角膜層間植入術(shù)

0 前言

隨著社會老齡化發(fā)展，老視現(xiàn)已成為一項重要的全球性社會公共衛(wèi)生問題，受到越來越多的重視，矯正老視的方式也日趨多樣化．由于傳統(tǒng)框架眼鏡佩戴會對生活造成諸多不便，近年來通過手術(shù)方式治療老視已成為新熱點．生物工程角膜的臨床應(yīng)用為老視矯正提供了新的思路．

1 老視及老視治療

老視是一種自然生理現(xiàn)象，其實質(zhì)是眼生理性調(diào)節(jié)能力的減弱，出現(xiàn)閱讀等近距離視物困難，是人步入中老年后必然會出現(xiàn)的視覺問題，即人們常說的“老花”．老視的發(fā)生機制尚未完全探究清楚，目前主要認(rèn)為有兩方面因素:①晶體因素，即晶體的形狀及物理化學(xué)性狀隨年齡增長發(fā)生改變，晶體核變硬使其形變能力減弱，晶體囊膜彈性下降，從而造成調(diào)節(jié)能力減退;②晶體外因素，即由于睫狀體、睫狀小帶及晶體周圍其他組織改變而導(dǎo)致的調(diào)節(jié)力下降，例如隨年齡增大睫狀肌總面積逐漸減少，縱向和放射狀的睫狀肌減少，環(huán)形睫狀肌面積增加等．

老視的治療方式多種多樣．非手術(shù)治療即最傳統(tǒng)的佩戴框架眼鏡，分為單焦點鏡、雙焦點鏡和漸進(jìn)多焦點鏡三種類型，其共同的缺點是摘戴造成生活不便和影響美觀．手術(shù)治療方式主要從角膜、鞏膜和晶體這三個方向著手［1］．鞏膜手術(shù)(如鞏膜擴張術(shù)SRP、睫狀體前鞏膜切開術(shù) ACS、激光老視逆轉(zhuǎn)術(shù)LAPR)因其損傷較大且預(yù)測性較低故而臨床研究和應(yīng)用較少．晶體手術(shù)即在白內(nèi)障超聲乳化吸除術(shù)后植入多焦點式人工晶體或可調(diào)節(jié)式人工晶體．角膜手術(shù)包括角膜熱成形術(shù)(CK和LTK)、準(zhǔn)分子激光原位角膜磨鑲術(shù)(LASIK，單視切削或多焦點切削)［2］、飛秒激光角膜基質(zhì)內(nèi)老視矯正術(shù)(INTRACOR)和角膜層間植入術(shù)［3］(Corneal Inlay，植入水凝膠、SMILE術(shù)后角膜基質(zhì)透鏡、KAMRA角膜環(huán)等)，每種術(shù)式各有優(yōu)缺點．CK和LTK術(shù)后恢復(fù)時間短，可重復(fù)治療，但術(shù)后回退發(fā)生率較高;LASIK和INTRACOR均為不可逆的角膜切削，有術(shù)后繼發(fā)圓錐角膜的風(fēng)險，且偶有回退需二次手術(shù)的病例，相比較而言LASIK的術(shù)后預(yù)測性更高［4－5］;角膜層間植入術(shù)具有一定可逆性，但偶見植入物排出及角膜基質(zhì)炎［6］．

2 生物工程角膜及其應(yīng)用

人類供體角膜常年處于供不應(yīng)求的狀態(tài)，據(jù)統(tǒng)計目前我國每年角膜供體捐獻(xiàn)數(shù)量不超過1000例［7］，因此對角膜替代材料的研發(fā)和探索從未停止．諸多人工合成材料的應(yīng)用效果都不甚理想［8－9］，人們逐漸將目光轉(zhuǎn)向異種角膜移植．

生物相容性是異種角膜移植成功與否的決定性因素．動物實驗已顯示角膜基質(zhì)層僅占角膜總細(xì)胞免疫原性的1．62%，占總體液免疫原性的6．12%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于內(nèi)皮細(xì)胞層(分別占70．75%和62．11%)和上皮細(xì)胞層(分別占27．63%和31．77%)［10］．故而為解決異種移植中的排斥問題，對異種角膜材料進(jìn)行脫細(xì)胞處理，其剩余基質(zhì)由于沒有細(xì)胞組織排斥反應(yīng)大大降低．

脫細(xì)胞處理在去除細(xì)胞成分的同時完好地保留了細(xì)胞外基質(zhì)的成分和結(jié)構(gòu)，目前已有大量研究證明細(xì)胞外基質(zhì)對與其相接觸的細(xì)胞的生物行為起著重要的調(diào)節(jié)作用［11］．角膜外基質(zhì)構(gòu)成的微環(huán)境與基質(zhì)細(xì)胞相互影響，細(xì)胞外基質(zhì)促進(jìn)基質(zhì)細(xì)胞的生長、分化、代謝，而基質(zhì)細(xì)胞分泌產(chǎn)生新的細(xì)胞外基質(zhì)．電鏡結(jié)果顯示基質(zhì)層的網(wǎng)眼三維立體空間結(jié)構(gòu)為間充質(zhì)細(xì)胞生長和代謝交換提供了空間［12－13］．移植的異種角膜細(xì)胞外基質(zhì)可以與受體組織相融合并支持受體的新生組織長入、增殖并重建角膜基質(zhì)［14］．因此，生物工程角膜具有細(xì)胞親和性良好的特點．

另外，異種脫細(xì)胞角膜基質(zhì)在彈性系數(shù)上與正常角膜相似，在手術(shù)過程中亦具備較好的彈性和張力，這一點比人工合成材料更具明顯優(yōu)勢［15］．2015年5月，由中國再生醫(yī)學(xué)國際有限公司和中華醫(yī)學(xué)會眼科學(xué)分會角膜病學(xué)組等機構(gòu)的專家共同研究開發(fā)的生物工程角膜通過了國家食品藥品管理局的批準(zhǔn)可以正式應(yīng)用于臨床，這也是全球第一個可臨床使用的生物工程角膜［16］．該產(chǎn)品為脫細(xì)胞豬角膜基質(zhì)，目前該產(chǎn)品的臨床使用適應(yīng)癥為角膜感染并適宜行板層角膜移植的患者．進(jìn)入臨床一年以來接受生物工程角膜移植的患者當(dāng)前預(yù)后良好．

3 利用生物工程角膜治療老視的可行性分析

角膜層間植入術(shù)即利用飛秒激光在角膜基質(zhì)內(nèi)切開制作一個囊袋，在囊袋內(nèi)依據(jù)需要植入某種物質(zhì)(如水凝膠、KAMRA角膜環(huán)等)．這種術(shù)式應(yīng)用于治療老視的優(yōu)勢在于手術(shù)是在角膜厚度上做“加法”(層間植入透鏡)，而非做“減法”(切削部分角膜)，突破角膜手術(shù)矯正高度屈光不正受到角膜厚度限制的瓶頸，不會因切削過多角膜組織造成術(shù)后角膜膨隆的發(fā)生．另外由于植入組織早期可以取出，故手術(shù)具有一定可逆性．印度一例在層間植入KAMRA后因視覺滿意度差而又行植入物取出術(shù)的患者，在KAMRA取出1月后視力恢復(fù)到植入前水平［17］．隨著患者對于可逆的老視手術(shù)需求的增加，角膜層間植入術(shù)具有很大的研究潛力，生物材料技術(shù)的提高有效地避免了移植物排出、角膜壞死、新生血管形成等并發(fā)癥．

SMILE(small incision lenticule extraction)術(shù)后的角膜基質(zhì)透鏡本身就是一個凸透鏡，可以被應(yīng)用于角膜層間植入術(shù)中用于治療老視．最早有自體移植的嘗試，即對一眼近視一眼遠(yuǎn)視的患者在近視眼行SMILE術(shù)同時將取出的透鏡經(jīng)準(zhǔn)分子激光加工后植入對側(cè)眼角膜基質(zhì)層間矯正遠(yuǎn)視［18］，術(shù)后取得良好效果．現(xiàn)最新的成果是利用他人SMILE術(shù)后的角膜透鏡進(jìn)行手術(shù)，即同種異型微透鏡老視矯正角膜層間植入術(shù)(presbyopic allogenic refractive lenticule，PEARL)．Jacob等［19］報道了4例行PEARL角膜層間植入術(shù)的患者，在患者的非主導(dǎo)眼進(jìn)行基質(zhì)層間植入手術(shù)，術(shù)后術(shù)眼的近視力提高3～5行，遠(yuǎn)視力與術(shù)前保持不變，術(shù)后隨訪6個月，4位患者對視近視遠(yuǎn)的視覺質(zhì)量均表示滿意．另外，有動物實驗顯示曾行SMILE術(shù)的角膜重新植入基質(zhì)透鏡后再行LASIK手術(shù)，其角膜的屈光改變與單純行LASIK手術(shù)的角膜屈光改變無顯著性差異［20］，這提示角膜層間植入術(shù)后可行準(zhǔn)分子二次精細(xì)手術(shù)以達(dá)到理想屈光狀態(tài)，提高手術(shù)最終的準(zhǔn)確性和預(yù)測性．這項技術(shù)在未來或可成為老視矯正的主流手段．

然而在我國，人類供體角膜組織被應(yīng)用于治療角膜盲尚不足夠，能夠被應(yīng)用于以改變屈光狀態(tài)為目的的角膜層間植入術(shù)的機會更是少之又少．因此將生物工程角膜應(yīng)用于角膜層間植入術(shù)以治療如老視等屈光不正狀態(tài)很有發(fā)展前景．Feng等［13］在動物實驗中將狗脫細(xì)胞角膜基質(zhì)進(jìn)行兔眼角膜板層囊袋內(nèi)移植，在未使用任何免疫抑制藥物的情況下，3個月觀察期內(nèi)植入物保持透明，未誘導(dǎo)出現(xiàn)特異性變態(tài)反應(yīng)，并且病理切片觀察到少量兔角膜基質(zhì)細(xì)胞進(jìn)入狗脫細(xì)胞角膜基質(zhì)內(nèi)，這提示異種角膜基質(zhì)經(jīng)準(zhǔn)分子激光切削后植入人非主導(dǎo)眼角膜基質(zhì)層用于矯正老視是可能實現(xiàn)的．

然而，老視不同于角膜盲，其患者群體巨大，異種來源的生物組織被如此大范圍的應(yīng)用尚存在倫理學(xué)的爭論．同時也有研究者擔(dān)心異種移植可能帶來動物源性逆轉(zhuǎn)錄病毒與人類細(xì)胞基因整合造成出現(xiàn)新型致病因素的出現(xiàn)．不過角膜相對于其他身體部位(如心、肝、腎等)屬于相對免疫赦免器官［21］，脫細(xì)胞后的異體角膜基質(zhì)幾乎不攜帶遺傳物質(zhì)，在倫理上也更易于被接受．

生物工程角膜在我國已進(jìn)入臨床使用階段，但鑒于臨床觀察時間尚短，其使用適應(yīng)征還相對保守．未來隨著臨床觀察和應(yīng)用的深入，相信生物工程角膜能夠在角膜屈光領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，打破我國由于角膜供體不足導(dǎo)致的種種發(fā)展限制，使更廣大的患者從中受益．

［1］Charman WN．Developments in the correction of presbyopia II:surgical approaches［J］．Ophthalmic Physiol Opt，2014，34(4):397－426．

［2］Alarcón A，Anera RG，Villa C，et al．Visual quality after monovision correction by laser in situ keratomileusis in presbyopic patients［J］．J Cataract Refract Surg，2011，37(9):1629－1635．

［3］Binder PS．Intracorneal inlays for the correction of presbyopia［J］．Eye Contact Lens，2017．

［4］Khoramnia R，F(xiàn)itting A，Rabsilber TM，et al．Intrastromal femtosecond laser surgical compensation of presbyopia with six intrastromal ring cuts:3-year results［J］．Br J Ophthalmol，2015，99(2):170－176．

［5］Luger MH，Ewering T，Arba-Mosquera S．One-year experience in presbyopia correction with biaspheric multifocal central presbyopia laser in situ keratomileusis［J］．Cornea，2013，32(5):644－652．

［6］Santhiago MR，Barbosa FL，Agrawal V，et al．Short-term cell death and inflammation after intracorneal inlay implantation in rabbits［J］．J Refract Surg，2012，28(2):144－149．

［7］李素霞，謝立信．我國眼庫現(xiàn)狀調(diào)查［J］．中華眼科雜志，2011，47(9):837－840．

［8］Chirila TV．An overview of the development of artificial corneas with porous skirts and the use of PHEMA for such an application［J］．Biomaterials，2001，22(24):3311－3317．

［9］Griffith M，Jackson WB，Lagali N，et al．Artificial corneas:a regenerative medicine approach［J］．Eye(Lond)，2009，23(10):1985－1989．

［10］Wang Z，Ge J，Xu J，et al．［Relative quantitative analysis of corneal immunogenicity］［J］．Zhonghua Yan Ke Za Zhi，2002，38(9): 535－538．

［11］Song JJ，Ott HC．Organ engineering based on decellularized matrix scaffolds［J］．Trends Mol Med，2011，17(8):424－432．

［12］Liu Z，Zhou Q，Zhu J，et al．Using genipin-crosslinked acellular porcine corneal stroma for cosmetic corneal lens implants［J］．Biomaterials，2012，33(30):7336－7346．

［13］Feng Y，Wang W．In vivo confocal microscopic observation of lamellar corneal transplantation in the rabbit using xenogenic acellular corneal scaffolds as a substitute［J］．Chin Med J(Engl)，2015，128(7): 933－940．

［14］Du L，Wu X．Development and characterization of a full-thickness acellular porcine cornea matrix for tissue engineering［J］．Artif Organs，2011，35(7):691－705．

［15］Zhang MC，Liu X，Jin Y，et al．Lamellar keratoplasty treatment of fungal corneal ulcers with acellular porcine corneal stroma［J］．Am J Transplant，2015，15(4):1068－1075．

［16］史偉云，謝立信．關(guān)注我國首個生物工程角膜的臨床應(yīng)用［J］．中華眼科雜志，2016，52(3):161－163．

［17］Moshirfar M，Quist TS，Skanchy DF，et al．Six-month visual outcomes for the correction of presbyopia using a small-aperture corneal inlay:single-site experience［J］．Clin Ophthalmol，2016，10:2191－2198．

［18］Sun L，Yao P，Li M，et al．The safety and predictability of implanting autologous lenticule obtained by SMILE for hyperopia［J］．J Refract Surg，2015，31(6):374－379．

［19］Jacob S，Kumar DA，Agarwal A，et al．Preliminary evidence of successful near vision enhancement with a new technique:presbyopic allogenic refractive lenticule(pearl)corneal inlay using a SMILE lenticule［J］．J Refract Surg，2017，33(4):224－229．

［20］Lim CH，Riau AK，Lwin NC，et al．LASIK following small incision lenticule extraction(SMILE)lenticule re-implantation:a feasibility study of a novel method for treatment of presbyopia［J］．PLoS One，2013，8(12):e83046．

［21］Samstein B，Platt JL．Physiologic and immunologic hurdles to xenotransplantation［J］．J Am Soc Nephrol，2001，12(1):182－193．

Prospectfor presbyopia correction using bioengineered cornea

CEN Yu-Jie1，2，F(xiàn)ENG Yun1，2

1Third Hospital，2Eye Center，Peking University，Beijing 100191，China

Presbyopia correction has been attracting increasing attention and it includes multiple approaches．The acellular corneal stroma，which was prepared on the basis of bioengineered cornea，has been recently begun to apply in the clinic as ideal corneal replacement material．This article introduces the properties and advantages of bioengineered cornea，and discusses the feasibilities of its being used in presbyopia treatments．

bioengineered cornea;presbyopia;acellular corneal stroma;corneal inlay

R772．2

A

2095-6894(2017)08-06-03

2017－07－01;接受日期:2017－07－16

岑羽捷．住院醫(yī)師．研究方向:角膜．E-mail:yujiecen@163．com

馮 云．博士，副教授．研究方向:角膜及角膜移植．E-mail:superjune@sina．com