再生醫學 醫學

再生你的視力 —— 視網膜色素上皮 (retinal pigment epithelium)

老年性黃斑部病變(age-related macular degeneration, AMD)會隨著年紀增加而視力愈趨惡化,最終可能導致視力喪失,其主因在於視網膜色素上皮(retinal pigment epithelium, RPE)的退化。視網膜色素上皮對眼睛相當的重要,他可以維持光受器(photoreceptor)、供給養份、形成血—視網膜障壁(blood retinal barrier, BRB)等。

目前對於黃斑部病變的治療有雷射、經瞳孔熱治療、或光動力療法等加上多食用保健食品如b-胡蘿蔔素或葉黃素等。不過通常這些治療都成效不佳,或是只能減緩惡化,並不能達成恢復視力的目標。以移植來說,目前已經有使用異體胚胎視網膜色素上皮(allogenic fetal RPE)或自體周邊視網膜色素上皮(autologous peripheral RPE)移植用於治療老年性黃斑部病變,不過兩者都並非良好的組織來源,尤其是前者有致免疫性,後者則是要以侵入式的方式獲取組織。

最近幾年再生醫學很夯的人類誘導性多功能幹細胞(human induced pluripotent stem cells, hiPSCs),用在眼睛的退化性疾病,就是以人工取得自體細胞,誘導培養出視網膜色素上皮,再移植回去人體。一直以來,視網膜色素上皮移植有個共識,就是片狀的上皮比懸浮狀態的上皮細胞,表現得更好。不過要讓細胞形成片狀結構,總需要一個基質作為細胞黏附依據。生物不可分解的基質在移植後會造成上皮和底下脈絡膜的分界,阻礙營養交換;而生物可分解的基質又可能導致發炎。面對這種兩難,該要如何解決才好?
2013 年底在日本神戶的一個團隊成功解決了這個問題,作出了沒有基質的視網膜色素上皮。通常上皮若是沒有胞外基質提供的環境,他不是沒辦法好好的長,就是會行細胞凋亡。那麼這個團隊如何解決這個問題呢?其實很簡單,先讓細胞養在含有膠原蛋白的基質上,帶他們長好之後,再用膠原蛋白酶將他溶解。細胞因為彼此之間已經形成緊密連接,所以移除基質後就可以將細胞用雷射切出適當的大小,移植回去病人體內。該團隊最後在猴子上進行自體 iPS 細胞移植,並沒有形成腫瘤或發生免疫排斥反應,證實其安全性與進入人體試驗的潛力。

另一個關於視網膜再生研究的轟動消息便是最近發表在著名期刊刺肋針(Lancet)的研究結果。研究團隊使用胚胎幹細胞培養出的視網膜上皮,並將之移植到患者上,分別使用三種不同劑量(五萬、十萬、十五萬個細胞)。另外,參與者在移植手術前ㄧ週起連續服用 12 週的免疫抑制藥物。對接受移植的患者進行了中位數 22 個月的觀察後,結論是對移植的組織並沒有排斥、出現副作用或嚴重的眼睛或全身系統的危害。僅有的一些副作用被認為是和移植手術或是免疫抑制所帶來的。經過評估,接受移植的 18 位患者中,有 10 位眼睛視力變好,7 位視力變好或持平,僅有 1 位視力變差。視力相關生活品質測量(vision-related quality-of-life measures)中對於整體和周邊視覺、遠近活動等都有不錯的進步。

這個研究證實了胚胎幹細胞利用在人體移植上可以達到中期、長期安全性、植體能夠存活以及移植幹細胞也能在體內表現出活性等。其重要性為了將來其他部位的幹細胞移植可說是打開了一道曙光,也難怪大家會那麼的興奮了。

 

圖說:接受以人類胚胎幹細胞培養之視網膜上皮移植後的黃斑部病變患者變化情形 圖片來源:http://goo.gl/il7n3A

後續報導,請見:再生你的視力-續

參考資料:

  1. Kamao, H., Mandai, M., Okamoto, S., Sakai, N., Suga, A., Sugita, S., … Takahashi, M. (2014). Characterization of Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Retinal Pigment Epithelium Cell Sheets Aiming for Clinical Application. Stem Cell Reports2(2), 205-218. doi:10.1016/j.stemcr.2013.12.007
  2. Schwartz, S. D., Regillo, C. D., Lam, B. L., Eliott, D., Rosenfeld, P. J., Gregori, N. Z., … Lanza, R. (2015). Human embryonic stem cell-derived retinal pigment epithelium in patients with age-related macular degeneration and Stargardt’s macular dystrophy: follow-up of two open-label phase 1/2 studies. The Lancet385(9967), 509-516. doi:10.1016/s0140-6736(14)61376-3

撰文 | 紀威佑
修訂 | 熊浩安

About the author

紀威佑

紀威佑

臺大醫學系畢業,曾為臺大iGEM代表隊成員,曾於台大、中研院、AMC實驗室進行實習。對科普推廣與寫作有很大的興趣,希望能和志同道合的朋友交流,並做為知識的傳播者為科學社群盡一份心力。

留言