《Advanced Therapeutics》：From Molecular Targets to Advanced Delivery Systems: Aptamers for Precision Ocular Therapeutics
眼部疾病，从前段表面疾病到后段病理，在治疗递送方面提出了重大挑战和机遇。眼睛独特的解剖和生理屏障要求超越传统生物制剂局限性的精准治疗。适配体（Aptamers），通常被称为“化学抗体”，已成为一类变革性的治疗药物，能够规避这些屏障。本综述分析了主要眼部疾病中的关键分子靶点，例如干眼症（Dry Eye Disease, DED）中的肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、基质金属蛋白酶9（MMP9）和趋化因子；青光眼中的转化生长因子-β2（TGFβ2）、生长分化因子-15（GDF15）；以及年龄相关性黄斑变性（Age-related Macular Degeneration, AMD）和糖尿病视网膜病变（Diabetic Retinopathy, DR）中的血管内皮生长因子（VEGF）和补体成分，作为下一代基于适配体的治疗和诊断设计的基础。本综述还重点介绍了缓释递送系统的最新进展，以应对眼科药理学中的持续挑战，包括克服眼部屏障、防止快速清除以及提高生物利用度。此外，本综述还讨论了当前的转化障碍，包括核酸酶降解、快速眼部清除以及将这些疗法推向临床实践所必须应对的复杂监管障碍。随着研究向识别疾病特异性特征的方向发展，适配体的高可调性和可定制性为革新复杂眼部疾病的干预措施提供了一条有前景的途径，最终标志着向更个性化、更有效的眼部护理转变。
1 引言
眼部疾病，如年龄相关性黄斑变性（AMD）、糖尿病视网膜病变（DR）、青光眼和干眼症（DED），是主要的全球健康挑战。这些疾病常涉及进行性组织损伤、炎症反应以及血管生成或神经退行性过程，且在不同眼部分区中表现各异。尽管药物开发取得了进展，但当前治疗常缺乏疾病特异性，需要侵入性给药，并可能产生脱靶效应。例如，玻璃体内注射虽对后段疾病有效，但存在眼内炎和视网膜脱离的风险，且需要频繁就诊，给患者和医疗系统带来负担。
当前主流眼科治疗依赖单克隆抗体、皮质类固醇和小分子药物，各有不同挑战。抗VEGF疗法（雷珠单抗、阿柏西普、贝伐珠单抗）需要每月或每两月进行玻璃体内注射，并可能在某些AMD患者中导致地图样萎缩进展。此外，作为蛋白质类生物制剂，这些抗体药物具有内在局限性，包括分子量高而限制深层组织穿透和视网膜扩散性。它们还存在免疫原性风险，并因批次间差异而需要复杂的冷链物流。
皮质类固醇是强效抗炎药物，但与白内障形成和类固醇诱导的青光眼相关。小分子药物局部应用时常因解剖屏障（如血-视网膜屏障）以及通过结膜和葡萄膜循环的快速清除而生物利用度差。局部制剂面临角膜穿透和泪液冲刷的挑战，而全身给药则存在脱靶效应风险。这些局限性凸显了对高精度、可调性且全身暴露最小化的创新治疗和诊断策略的迫切需求，尤其是针对眼内局部递送。
适配体是短的单链核酸（DNA或RNA），折叠成独特的三维构象，能够以高亲和力结合特定靶标。通过指数富集的配体系统进化（SELEX）过程生成，适配体可针对多种分子进行筛选，包括蛋白质、药物、细胞因子、酶和细胞受体。其体积小、易于化学修饰、免疫原性低以及可重复合成等特点，使其成为眼科药物递送和诊断的有吸引力的候选者。与抗体不同，适配体可被工程化以整合刺激响应元件，或同时作为治疗剂和生物传感器发挥双重功能。
Pegaptanib是2004年首个获批用于眼内使用的适配体药物，于2011年退出市场，因其在很大程度上被更有效的基于抗体的疗法雷珠单抗所取代，后者识别所有VEGF异构体，使pegaptanib在临床上过时。然而，下一代适配体正被重新设计以实现更广泛和更有效的应用。新一代适配体正在开发中，以同时结合多个靶标或阻断多种疾病相关相互作用。此外，其较小尺寸使其能够进入抗体角膜穿透性极差的前段靶标。近期在适配体筛选、化学稳定化以及与智能递送系统集成方面的进展重新激发了对其潜力的兴趣。因此，这一进展在2023年得到凸显，第二个基于适配体的药物Avacincaptad pegol获得FDA批准，用于治疗继发于AMD的地图样萎缩（GA）。尽管适配体在眼科中的更广泛临床整合相对缓慢，但随着研究继续识别眼部疾病中的疾病特异性分子靶点，适配体可能成为精准治疗的重要选择。
除治疗外，治疗药物水平和眼部生物标志物的精确监测是诊断和治疗眼部疾病的另一迫切需求。当前的诊断方法，如酶联免疫吸附测定（ELISA）、质谱法（MS）、免疫组织化学（IHC）和液相色谱法，通常需要大量有限的泪液样本。此外，这些测量无法实时快速响应。因此，对高灵敏度分子识别工具（如适配体传感器）存在显著需求，能够在微量眼部样本中原位检测痕量分析物，以实现早期诊断和个性化治疗监测。
虽然现有综述主要将其范围限制在已批准或临床阶段的适配体，本综述超越了临床试验的现状，探索了下一代眼部疗法的设计原则。本文通过呈现2010年至2026年眼科适配体格局的综合综述来解决这一关键空白。独特的是，我们整合了疾病特异性分子靶点用于适配体设计的最新分析，以及递送工程挑战和转化障碍（如稳定性和监管合规性）。本文不仅整合了现有知识，还规划了涉及更好筛选方法、递送策略和体内SELEX的未来路线。我们旨在阐明适配体如何从根本上重塑靶向和微创眼部疗法的发展。
2 眼部疾病特异性适配体分子靶点
眼睛是高度区室化的器官，具有独特的解剖屏障，每个屏障为药物靶向带来独特挑战和机遇。其大致分为前段（包括角膜、结膜、房水、虹膜和晶状体）和后段（包括玻璃体、视网膜、脉络膜和视神经）。分子靶点的战略选择对于成功设计基于适配体的眼部疾病治疗至关重要。本文详述的靶点基于两个基本标准选择，以最大化临床疗效和可行性的潜力。第一是它们与疾病病理的直接相关性；已知在患者眼表或泪膜中显著过表达或失调的分子，且积极参与疾病过程。第二，同样关键的标准是它们对局部给药治疗的可及性。作为高度带负电荷的大分子，适配体不易穿过细胞膜。因此，最可行的靶点是位于细胞外空间的靶点，包括分泌的可溶性蛋白（细胞因子、酶）和驻留或浸润细胞上跨膜受体的胞外结构域。
2.1 干眼症
干眼症（DED）是眼表的多因素疾病，以泪膜不稳定、高渗应激、炎症和上皮损伤为特征。它源于免疫激活和细胞应激通路之间的复杂相互作用。该病理涉及大量可及的分子介质，包括促炎细胞因子及其受体、蛋白酶、趋化因子、细胞粘附分子和应激蛋白，非常适合适配体结合。与当前的DED疗法（如具有显著副作用的广谱皮质类固醇或起效缓慢且患者依从性差的免疫调节剂）不同，适配体提供潜在优越的治疗特性。其出色的靶标特异性最小化脱靶风险，而其直接分子抑制机制允许快速起效。此外，其合成性质允许化学修饰以增强稳定性和眼表停留时间，从而以更低给药频率实现持续缓解。
2.1.1 炎症细胞因子及其受体
白细胞介素-6（IL-6）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等细胞因子在DED患者的泪液和结膜组织中升高。IL-6促进慢性眼表炎症，而TNF-α导致上皮细胞凋亡和杯状细胞丢失，均加剧泪膜不稳定。这些细胞外可溶性蛋白是可及的，并已在其他炎症疾病中作为治疗靶点被探索，使其成为适配体抑制和检测的可行靶点。IL-1家族，特别是IL-1β，是高渗应激炎症反应的主要启动子。适配体可设计为中和分泌的IL-1β或作为拮抗剂结合IL-1受体1型（IL-1R1）的胞外结构域，有效阻断这一关键启动通路。
2.1.2 蛋白水解酶
基质金属蛋白酶-9（MMP-9）是DED眼表损伤的关键介质。其水平在DED患者泪液中持续升高，作为临床即时检测生物标志物（InflammaDry）。MMP-9降解角膜上皮屏障的基本成分，如紧密连接蛋白（ZO-1和occludin）和基底膜，破坏上皮层，导致角膜表面不规则。设计为MMP-9特异性酶抑制剂的适配体将提供直接的屏障保护治疗策略。
2.1.3 趋化因子及其受体
DED患者泪液和眼表细胞中已记录到趋化因子CXCL9、CXCL10和CXCL11及其受体CXCR3的浓度升高。CXCR3轴是T辅助1型（Th1）细胞募集的主要驱动力，Th1细胞是DED中的关键效应细胞。破坏这一自我放大的炎症反馈环是有前景的治疗目标。适配体可被工程化为CXCR3拮抗剂，物理上阻止T细胞迁移，或结合并灭活泪膜中的CXCL趋化因子。这要求缓释制剂，如粘附性水凝胶、脂质体封装或纳米纤维插入物，可在数天内提供受控适配体释放。
2.1.4 细胞粘附分子
DED中结膜上致病性T细胞的募集和激活依赖于细胞表面粘附分子的相互作用。淋巴细胞功能相关抗原-1（LFA-1）与其结合伴侣细胞间粘附分子-1（ICAM-1）之间的相互作用在T细胞增殖和免疫细胞募集中起关键作用。这一通路是临床验证最充分的DED靶点，FDA批准的药物Lifitegrast（Xiidra）是LFA-1的小分子拮抗剂。适配体可被筛选以高特异性结合LFA-1或ICAM-1的功能性胞外结构域。
2.2 青光眼
青光眼是不可逆失明的主要原因，是一种多因素神经退行性疾病，特征为视网膜神经节细胞（RGCs）进行性损伤，常与眼压（IOP）升高相关。青光眼的多因素性质为基于适配体的治疗和诊断提供了丰富的分子靶点阵列。这些靶点涵盖从前段负责IOP调节的结构到后段涉及神经保护和炎症的成分。
2.2.1 转化生长因子-β2（TGF-β2）
原发性开角型青光眼（POAG）患者房水中常检测到TGF-β2水平升高，其作为强效纤维化因子，促进小梁网（TM）中细胞外基质（ECM）成分的过度合成和沉积，导致硬度增加和孔隙率降低，从而升高IOP。靶向TGF-β2的适配体提供直接中和其促纤维化作用的方法。较新的适配体S58设计用于结合TGF-β受体II，已在青光眼滤过手术（GFS）后限制纤维化反应方面显示出益处。
2.2.2 内皮素1（ET-1）
ET-1是强效血管收缩肽，通过减少眼部血流和引起TM细胞收缩导致IOP升高。ET-1在POAG和正常眼压性青光眼患者的泪膜和房水中浓度升高。适配体可设计为针对细胞外ET-1肽的直接中和剂，防止其与血管平滑肌和TM细胞上的内皮素受体相互作用，从而降低IOP并提供神经保护。
2.2.3 促炎细胞因子
青光眼中的慢性炎症由TNF-α、IL-8、TGF-β1等促炎细胞因子驱动，在POAG和闭角型青光眼患者房水中显著升高，导致TM细胞损伤和凋亡。适配体提供高度特异性方法中和这些细胞因子，减少眼部炎症并保护TM。这些细胞因子也可作为监测青光眼进展的诊断生物标志物。
2.2.4 CD44H
CD44H是TM细胞上的跨膜细胞表面受体，主要结合透明质酸（HA），转导控制细胞粘附、迁移和细胞骨架动力学的信号。在青光眼眼中，CD44H表达增加，其与HA的相互作用激活细胞内RhoA/ROCK信号通路，驱动TM细胞僵硬、收缩和纤维化。针对CD44H的适配体将作为特异性拮抗剂，结合受体胞外结构域以竞争性阻断这一相互作用。
2.2.5 生长分化因子-15（GDF-15）
GDF15是TGF-β超家族的应激反应因子。在青光眼眼中，机械应变下的小梁网细胞和经历神经退行的视网膜神经节细胞向房水中释放高水平GDF-15，使其浓度成为疾病活动和严重程度的实时指标。一项研究开发了整合酶联适配体夹心测定（ELASA）和生物层干涉法（BLI）的新型适配体传感器，用于检测大鼠和人青光眼患者房水中的GDF15，检测范围为10至810 pg/mL。
2.2.6 脑源性神经营养因子（BDNF）
BDNF是促进视网膜神经节细胞（RGCs）健康和防止凋亡的关键因子。视神经头阻断BDNF从大脑到视网膜RGCs的运输，导致RGCs死亡。正常眼压性青光眼患者泪样中BDNF浓度显著降低。一项研究开发了用于检测青光眼患者血清样本中BDNF的适配体传感器，检测范围为0.41至250 ng/mL。
2.2.7 αVβ3整合素
αVβ3整合素是眼内调节多种细胞功能的细胞表面受体。在TM中，αVβ3整合素调节ECM组织和肌动蛋白细胞骨架结构，并参与生长因子信号传导。其上调导致细胞-ECM粘附增加和细胞骨架更僵硬，驱动TM纤维化重塑。开发针对αvβ3整合素的适配体为青光眼的新型诊断和治疗提供高度战略性的方法。
2.3 糖尿病视网膜病变
糖尿病视网膜病变（DR）是糖尿病的微血管并发症，由慢性高血糖诱导的氧化应激、炎症和内皮功能障碍引起。早期阶段涉及血-视网膜屏障破坏和毛细血管无灌注，进展为增殖性DR中的病理性血管生成。核心介质包括血管内皮生长因子（VEGF）、胎盘生长因子（PGF）、血管生成素-2（Ang-2）、胰岛素样生长因子-1（IGF-1）、碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）、单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）。适配体的成功取决于分子靶点的谨慎选择，这些靶点不仅对DR发病机制至关重要，而且物理上可及。
2.3.1 血管内皮生长因子（VEGF）
作为血管生成和血管通透性的主要驱动因子，VEGF被认为是DR中的关键血管生成生长因子。VEGF-A是VEGF家族中验证最充分的治疗靶点。响应视网膜缺血，其表达显著上调。适配体可设计为结合循环VEGF，作为强效拮抗剂阻止其与内皮细胞上受体（VEGFR-1和VEGFR-2）对接。抗VEGF适配体pegaptanib的临床批准已提供强有力的概念验证。
2.3.2 胎盘生长因子（PGF）
PGF是VEGF家族成员，其水平在DR患者玻璃体中升高。PGF主要结合VEGFR-1，可置换VEGF-A使其更多结合强效促血管生成的VEGFR-2。PGF还作为巨噬细胞趋化剂。适配体可设计为隔离PGF，提供双重治疗优势：减弱整体血管生成驱动，同时抑制炎症细胞募集。同时靶向PGF和VEGF的策略可能比VEGF单药治疗更有效。
2.3.3 血管生成素-2（Ang-2）
Ang-2是血管稳态的关键调节因子。在缺氧糖尿病视网膜中，Ang-2上调并作为Tie2受体的竞争性拮抗剂，破坏血管稳定性，使视网膜血管对VEGF-A的促血管生成反应敏感。适配体拮抗剂可防止这种初始不稳定化，促进血管静止。开发双特异性适配体同时抑制Ang-2和VEGF可能提供优越疗效。
2.3.4 胰岛素样生长因子-1（IGF-1）
IGF-1参与DR增殖期，促进血管内皮细胞存活和增殖，并增强VEGF的血管生成效应。IGF-1在缺血视网膜中局部产生增加，在增殖性DR（PDR）患者玻璃体中水平升高。适配体拮抗剂可结合IGF-1并阻断其与IGF-1受体的相互作用，减少支持异常新生血管生长的信号。
2.3.5 碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）
bFGF是内皮细胞的强效肝素结合促分裂原，在DR中病理性上调，与VEGF-A协同促进新生血管形成。PDR患者房水和玻璃体中持续发现bFGF水平升高。隔离bFGF的适配体将阻止其与细胞表面受体结合，抑制关键血管生成通路并补充抗VEGF疗法。
2.3.6 结缔组织生长因子（CTGF）
CTGF是纤维化、血管生成和炎症病理过程的核心介质。CTGF水平与疾病严重程度强相关，是早期诊断的关键生物标志物。通过SELEX、截短和LNA修饰，开发了稳定的G-四链体适配体APT1M6TL，整合到基于BLI的夹心测定中，在血清和尿液等复杂生物液体中检测限达0.02 nM。
2.3.7 脂质运载蛋白1（LCN 1）
LCN 1因其在泪液中的高浓度而成为DR的有前景分子靶点，其浓度随疾病严重程度增加两至三倍。一项研究分离了高亲和力适配体APT12TM，结合LCN 1时经历特异性结构转变为G-四链体，用于创建荧光适配体传感器，在人工泪液中检测限为0.2 nM，用于DR的无创早期诊断。
2.3.8 单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）
MCP-1是DR炎症级联的核心趋化因子。其在糖尿病视网膜中表达显著增加，招募单核细胞和巨噬细胞进入视网膜组织，导致BRB进一步破坏。适配体拮抗剂可结合MCP-1，阻止其与免疫细胞上CCR2受体相互作用，抑制其募集并减弱慢性炎症反应。
2.3.9 肿瘤坏死因子-α（TNF-α）
TNF-α是DR患者玻璃体和泪液中水平升高的关键促炎细胞因子，显著促进BRB破坏，参与新生血管形成和血管舒缩反应。适配体可工程化以隔离和中和TNF-α，通过抑制炎症、保护BRB完整性提供多方面治疗益处。
2.3.10 晚期糖基化终末产物（AGEs）
AGEs因在糖尿病组织中加速积累而成为DR治疗干预的关键分子靶点。通过与其受体（RAGE）相互作用，触发氧化应激和炎症级联，导致早期视网膜神经退行。高亲和力DNA适配体被设计为特异性结合和中和AGEs。在糖尿病大鼠模型中的实验验证表明，持续输注高亲和力AGE适配体成功阻止了与早期视网膜病变相关的视网膜电图（ERG）振幅下降。
2.4 年龄相关性黄斑变性（AMD）
AMD是黄斑的退行性疾病，是老年人严重不可逆视力丧失的主要原因。其核心病理涉及视网膜色素上皮（RPE）的进行性恶化。较常见的“干性”（萎缩性）形式涉及代谢副产物积累为玻璃膜疣，可进展为地图样萎缩（GA），主要病理驱动因素是慢性补体介导的炎症。“湿性”（新生血管性）形式以脉络膜新生血管（CNV）为特征，主要驱动因素是VEGF过表达。
2.4.1 血管内皮生长因子（VEGF）
VEGF-A也是湿性AMD中新生血管和血管渗漏的主要驱动因子。靶向该通路的基于RNA的适配体（Pegaptanib）偶联分支20 kDa聚乙二醇聚合物，选择性抑制细胞外VEGF-165异构体。临床试验证据记录了视力的功能改善。
2.4.2 补体成分
补体级联的失调是干性AMD炎症和细胞死亡的基本驱动因素。C3代表最全面的靶点，但广泛C3阻断风险抑制保护性免疫机制。靶向C5提供更聚焦的方法。基于RNA的适配体偶联分支PEG，专门为GA开发，于2023年8月4日获美国FDA批准，商品名为IZERVAY。
2.4.3 血小板衍生生长因子（PDGF）
PDGF驱动异常视网膜血管的形成和稳定化。适配体E10030（Fovista）是抗PDGF适配体，与现有抗VEGF疗法联合使用时显示出优越的临床结果。
2.4.4 成纤维细胞生长因子-2（FGF-2）
FGF2是视网膜病理性血管生成和细胞存活的关键驱动因子。RBM-007（APT-F2P）是选择性结合FGF2的RNA适配体，显示双重治疗效果：抑制异常血管形成和防止视网膜变性。
3 眼部适配体的递送策略
3.1 适配体作为药物
适配体通过选择性结合和调节其靶标分子作为独立治疗剂发挥作用。治疗机制涉及靶标抑制，如抗VEGF适配体pegaptanib所见。
3.1.1 直接注射递送
直接注射是眼科适配体递送最直接的方法。玻璃体内注射是后段疾病的主要途径，如pegaptanib和avacincaptad pegol所示。结膜下注射提供替代方案，允许通过巩膜扩散控制药物释放。一项研究使用体内SELEX鉴定了眼部靶向适配体（Apt2和Apt4），结膜下给药后在眼后段组织显示优先积累。
3.1.2 载体介导递送
利用纳米载体是克服适配体递送至眼后段挑战的关键策略。通过将适配体封装在微球、RNA纳米颗粒或纳米球等纳米结构中，治疗载荷可免受酶降解。一项研究将抗VEGF适配体EYE001（pegaptanib）加载到PLGA微球中，通过巩膜途径递送至兔眼，持续释放20天。另一项研究将抗VEGF和抗Ang2适配体与RNA纳米颗粒偶联，结膜下注射后在眼后段有更长保留时间。一项2019年研究使用VEGF适配体功能化碳点（C-dots）局部递送抗VEGF适配体至眼后段，穿透角膜达到治疗浓度。微针系统代表高度有前景的微创平台，可无痛穿透巩膜递送药物至玻璃体或脉络膜上腔。
3.2 适配体作为靶向配体
在此策略中，适配体作为靶向部分将治疗载荷引导至病变组织或细胞。一项研究开发了粘蛋白-1结合适配体功能化脂质体负载环孢素以管理DED。另一项研究使用组织SELEX鉴定特异性靶向角膜表面的DNA适配体，Cornea-S1适配体功能化脂质体在兔DED模型中匹配商业滴眼液的治疗效果，同时仅需标准CsA剂量的十分之一。另一项研究通过加载衣康酸（ITA）和MUC1适配体的四面体框架核酸（tFNAs）创建了MUC1靶向纳米治疗剂，在干眼小鼠模型中提供延长保留、清除ROS、恢复角膜完整性。
3.3 适配体用于检测
3.3.1 生物标志物检测
基于适配体的生物传感器可检测眼部液体中的疾病特异性生物标志物。一项研究开发了便携式电化学发光（ECL）装置，配备TNF-α特异性适配体功能化二氧化硅介孔通道电极，检测干眼综合征患者稀释泪样中的TNF-α，线性检测范围为0.1–200 pg/mL。另一项研究开发了基于荧光偏振（FP）的适配体传感器，使用碳点偶联乳铁蛋白（LF）特异性适配体检测泪液中LF水平。
3.3.2 药物监测应用
适配体可设计为监测眼部组织中的治疗药物浓度。研究人员使用捕获SELEX筛选高亲和力适配体，用于检测低体积泪液中的眼部药物马来酸噻吗洛尔和阿托品，实现个性化眼部疾病治疗的有效监测。
4 眼部适配体治疗的监管和转化格局
4.1 当前临床和监管格局
4.1.1 Pegaptanib（Macugen）作为基础先例
Pegaptanib钠（Macugen）是首个获得眼科使用监管批准的适配体治疗药物。2004年获美国FDA批准，2006年获欧洲药品管理局（EMA）批准，为基于适配体的药物建立了明确的监管途径。
4.1.2 不断演变的临床管线
眼部适配体的治疗管线已超越靶向VEGF。IZERVAY（avacincaptad pegol）是阻断补体因子C5裂解为C5a和C5b的适配体。
