干细胞在眼科领域的研究及应用前景

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1、干细胞在眼科领域的研究及应用前景一、干细胞的基本概念及研究前景干细胞(stemcells)是指具有自我更新、高度增殖和多向分化潜能的一类未分化细胞,主要分为两大类：一类是胚胎组织来源，可以分化为三个胚层的各种细胞，如胚胎干细胞(embryonicstemcells,ESCs)；另一类是源于成体组织，能够产生所在特定组织的各种细胞,称为成体干细胞,如骨髓间充质干细胞(bonemarrowstromalstemcells,BMSCs神经干细胞(neuralstemcells,NSCs视网膜干细胞以及角膜缘干细胞(Limbalstemcel

2、ls)等。自从1998年12月美国科学家在《Science》杂志上报道他们成功地在体外培养和增殖了人体胚胎干细胞以来,有关干细胞的研究得到广泛开展和迅速发展。而干细胞与组织工程学的结合标志着一场深远的医学革命，即再生医学时代的到来。科学家认为，干细胞及其衍生物组织器官的临床应用,是人类在21世纪的最大科技成果之一，必将产生一种全新的治疗技术，是对传统医疗手段和医疗观念的一场革命。2004年4月《Science》杂志陆续报道了日本学者在世界上第一次完成了哺乳动物的单雌生殖(fatherless),将两个不同卵细胞的遗传物质进行组合培育岀健康

3、的小鼠；韩国学者则利用“体细胞核转移〃,(SCNT)技术完成了人胚胎干细胞建系；干细胞相关研究在我国也处于快速发展阶段，已经取得了一些国际水平的研究成果。干细胞已经广泛应用于细胞治疗,组织构建,发育生物学研究，疾病自然动物模型的制作等方面，为临床上难治性眼病的治疗提供了一条希望之路。二、干细胞在眼科中的应用目前，眼科学发展存在几个核心问题：眼发育生物学；眼表损伤的修复与重建；遗传性眼病致病基因的筛选和功能研究；自然眼病动物模型的构建；视功能损害的保护和再生等。迅速发展的干细胞与再生医学研究,则可能从根本上解决上述问题。干细胞已经在下述眼科

4、领域中取得长足进展。1-利用干细胞进行眼表重建及生物角膜构建利用干细胞移植治疗临床上角膜缘干细胞缺陷症，恢复了眼表的完整性和透明性。利用组织工程学原理构建生物角膜是解决角膜移植供体来源匮乏的有效途径。我们的研究表明胚胎干细胞、骨髓间充质干细胞和皮肤干细胞可以诱导成角膜缘干细胞（表现干细胞增殖分化特征，且AE5、P63阳性）以作为构建的种子细胞,同时通过比较四种载体材料・聚乳酸与聚軽基乙酸的共聚物（PLGA羊膜、板层角膜切削刀（MLK）加工的异种角膜基质、对苯二甲酸乙二醇酯（PET）的构建效果，表明PET膜可以作为体外构建复层角膜上皮较为

5、理想的支架,而经过MLK切削的异种角膜基质具有厚度可控,表面光滑、透明,强度适中，免疫原性低,利于神经再生等优点更适合体内板层生物角膜的组装。新近发展的Minucell灌注培养系统与传统的细胞培养池和转瓶培养系统相比，构建条件更加稳定，上皮细胞复层形成更好，上皮层与载体材料之间结合更紧密,并且操作简单,有利于生物角膜的产业化构建。2•视神经的保护和再生研究干细胞在青光眼等视网膜视神经变性性疾病中的应用研究主要包括：1.建立了微创性视网膜下腔移植和绿色荧光蛋白（GFP）标记干细胞技术。可以对眼内移植干细胞的分化和迁移进行追踪和监测；2实现了

6、诱导ESCs向视网膜谱系定向分化，并在体外获得中间阶段的干细胞（即视网膜样干细胞）的实验技术。用体外培养视网膜细胞、雪旺氏细胞、Mullei•细胞结合视黄酸（RA）对ESCs或体外胚胎体EB进行诱导，通过NSCs无血清培养基筛选、富集，可以得到表达Pax6、NestinsSI00、GFAP、GAP43sSynaptophysinsThy1.1和MAP2等抗原的神经干细胞和视网膜样细胞；3.实现了由成体干细胞直接向神经干细胞和视网膜细胞分化的诱导体系。骨髓间充质干细胞可以在雪旺氏细胞、新生乳鼠的视网膜细胞及神经营养因子NGF/BDNF诱导下

7、,分化的细胞表达视网膜细胞的标志蛋白；带GFP标记的海马神经前体细胞在移植入视网膜短暂缺血再灌注的大鼠视网膜下腔后,能够向损伤部分迁移、修复受损细胞,细胞表达视网膜视神经的标记，其轴突向视神经方向延伸，初步显示出整合的潜能，为进一步探索视网膜视神经再生提供了新的有价值、有前途的研究方向。3・应用干细胞技术进行基因打靶，构建自然眼病动物模型尽管自然界中存在着原发性眼病动物例如兔、狗，但其发生率低,死亡率高，来源非常有限。因此目前广泛应用于眼科临床基础研究的眼病动物模型均为试验性、继发性动物模型，需要强调的是这种动物模型不属于原发性疾病的自然

8、模型，不能解释原发性眼病发生的始动原因，也无法完全模拟其发生的自然病程，造成结果的偏差。1984年，Bradley通过显微注射成功将ES细胞引入小鼠囊胚,并证实ES细胞可分化为成体的各种组织并