综述:干细胞在动物模型眼疾治疗中的潜在应用

【字体: 时间:2025年07月22日 来源:Inflammation and Regeneration 5

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  这篇综述系统阐述了干细胞疗法(MSCs、ESCs、iPSCs等)在角膜溃疡(LSCD)、青光眼(Glaucoma)、视网膜病变(Retinopathy)等眼疾动物模型中的治疗机制与应用进展,重点分析了间充质干细胞(MSCs)通过旁分泌、免疫调节和分化特性促进眼组织再生的临床潜力。

  

干细胞疗法为眼科疾病治疗开辟了新途径。这篇综述聚焦于干细胞在动物模型眼疾治疗中的应用潜力,系统梳理了各类干细胞的作用机制和治疗效果。

眼部解剖与疾病谱
眼球分为前段(角膜、房水、虹膜等)和后段(视网膜、脉络膜等)。角膜作为最外层组织,其透明性对视力至关重要。角膜上皮由5-6层非角化鳞状上皮细胞组成,通过基底细胞不断更新。视网膜则包含光感受器层、双极细胞层和神经节细胞层等9层结构,负责光信号转换。

眼部疾病主要包括:

  1. 角膜疾病:如角膜缘干细胞缺乏症(LSCD)、角膜溃疡、大疱性角膜病变等
  2. 视网膜疾病:年龄相关性黄斑变性(AMD)、视网膜色素变性(RP)、糖尿病视网膜病变(DR)等
  3. 青光眼:以视网膜神经节细胞(RGC)进行性丧失为特征

干细胞类型与来源
治疗眼疾的干细胞主要分为:

  1. 成体干细胞:
  • 间充质干细胞(MSCs):最常用,来源包括骨髓(BMSCs)、脂肪组织(ADSCs)、脐带(UC-MSCs)等
  • 角膜缘干细胞(LSCs):位于角膜缘Vogt区,具有角膜特异性再生能力
  1. 胚胎干细胞(ESCs):具有多能性,可分化为任何眼细胞类型
  2. 诱导多能干细胞(iPSCs):通过重编程体细胞获得,避免伦理争议

治疗机制
MSCs通过多种机制促进眼组织修复:

  1. 旁分泌作用:分泌神经营养因子(BDNF、GDNF等)、抗炎因子(IL-10、TGF-β1)和抗血管生成因子(TSP-1)
  2. 免疫调节:抑制T细胞、B细胞和NK细胞活性,促进调节性T细胞(Treg)增殖
  3. 细胞分化:在特定微环境下可分化为角膜上皮细胞、视网膜色素上皮(RPE)细胞等
  4. 线粒体转移:将健康线粒体转移至受损细胞
  5. 外泌体作用:携带miRNA、蛋白质等生物活性物质

动物模型研究进展
角膜疾病治疗:

  • 在兔LSCD模型中,培养在羊膜上的LSCs移植成功率为26%(p=0.001)
  • ADSCs通过表达CK3、CK12等角膜特异性标志物促进上皮再生
  • BMSCs可减少角膜新生血管和纤维化

视网膜疾病治疗:

  • 在钠碘酸盐诱导的视网膜变性大鼠中,BMSCs移植后存活5周,并表达视紫红质(Rhodopsin)
  • iPSCs来源的光感受器前体细胞移植可部分恢复rd1小鼠视觉功能
  • 在糖尿病视网膜病变模型中,MSCs通过下调VEGF减轻血管渗漏

青光眼治疗:

  • 玻璃体内注射BMSCs可显著增加RGC存活率(p<0.05)
  • iPSCs分化的视网膜神经节细胞能表达轴突导向分子

给药途径与挑战
常用给药方式包括:

  1. 局部给药:简单无创但滞留时间短
  2. 支架递送:羊膜载体可提高细胞存活率
  3. 结膜下注射:可实现持续给药
  4. 玻璃体内注射:直接作用于后段但风险较高
  5. 静脉注射:全身分布但靶向性差

主要挑战包括:

  • 移植细胞存活率低(<1%到达靶组织)
  • 微环境影响细胞命运决定
  • 免疫排斥风险(异体移植)
  • 肿瘤形成潜在风险(ESC/iPSC)

未来展望
联合治疗(如多种干细胞共移植)和纳米技术辅助递送系统可能提高疗效。优化细胞预处理(如低氧培养)和生物材料支架设计将有助于克服当前限制。

干细胞疗法为眼科疾病治疗带来了新希望,虽然仍面临诸多挑战,但随着技术不断进步,其在临床转化中的应用前景值得期待。

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