未曾失去就不知珍惜，沒有人比失明者更期盼光明。失去五彩的世界與愛人的容貌，陪伴著模糊與彷徨，未曾經歷的人無法體會其中的絕望。對于大多數失明者來說角膜透明性喪失和屈光功能差是主要原因。可喜的是角膜失明可以通過移植治療，可惜的是預估全球有1270萬人在等待角膜供體，即每70個等待者就只有一個人可以擁抱光明。每年角膜失明的新發病例超過100萬例，供體角膜的嚴重短缺造成了嚴重的不平等失明負擔，尤其是亞洲、非洲和中東的中低收入國家。準入問題很復雜，涉及經濟、文化、技術、政治和道德障礙。此外，傳染病和大流行使供體組織采購和使用幾乎停滯不前，因此需要采取進一步措施來確保供體組織安全。由于這些原因，大量的研究工作集中在用于角膜移植的生物工程組織移植物上。然而，迄今為止，還沒有生物技術進展能夠解決角膜盲癥的負擔或改善可移植角膜組織的獲取。近日，瑞典林雪平大學生物醫學工程系的Neil Lagali教授與Mehrdad Rafat主導了一項基于無細胞工程角膜組織(BPCDX)的微創植入手術用于20名晚期圓錐角膜病變者治療的臨床試驗。作者團隊在患者患處植入了BPCDX，在無切除現有組織與縫線的情況下重塑人體天然角膜基質。在臨床隨訪的24個月中，任何受試者均未發現術中或術后并發癥或不良事件。患者的恢復情況與臨床目前的標準角膜移植的結果相近，但該技術采用更簡單，并且不需要人類供體組織。BPCDX是一種角膜植入物，由純化的醫用級I型豬膠原蛋白制成。BPCDX中沒有細胞或活性生物材料，它是一種III類醫療器械，旨在模仿天然角膜的特性。BPCDX中的膠原蛋白在化學和光化學上是雙交聯的，賦予強度和抗降解性。與單交聯 BPC 相比以及早期報道的生物工程豬膠原蛋白基角膜相比，BPCDX傳輸的可見光類似于人類角膜并在不犧牲透明度的情況下表現出更好的機械性能。在膠原酶溶液孵育后評估BPCDX的降解性。BPCDX的降解速度比BPC慢，表明雙交聯的抗降解性增加。生物相容性測試協議由獨立的良好實驗室規范（GLP）認證的實驗室根據ISO 10993-1：2018進行。結果表明，BPCDX無細胞毒性，無刺激性，無毒性，無致敏性，無遺傳毒性，非熱原性和耐受性良好。內毒素在醫用設備制造過程中作為常規質量控制測試，根據ISO 11979-8和ISO 15798進行評估。獨立實驗室測試結果顯示，每件醫用設備<0.091 ±0.001 EU。十只哥廷根小豬接受飛秒激光基質內角膜移植術，五只小豬進行自體移植，另外一組移植280μm厚，直徑為7mm的BPCDX。所有手術都取得了成功，唯一的術中并發癥是中心變化，大多數植入物都發生了偏移并偏向邊緣。這種并發癥源于小豬的解剖結構，由于眼球向后滾動運動進入眼窩，因此無法正確貼合眼睛。術后六個月，四只自體移植組和五只BPCDX組的中央角膜變成透明。顯微鏡和光學相干斷層掃描（OCT）成像表明，兩組中的切口區域部分變薄和透明度降低。在該區域之外，厚度和透明度得以保持。OCT成像表明BPCDX穩定沒有退化，并且前后折射表面光滑。術后6個月對所有角膜層進行體內共聚焦顯微鏡檢查，顯示兩組上皮細胞嵌合物完整，基底下神經保留，前后基質和內皮均正常。BPCDX除了一些細胞特征外，仍然沒有細胞。基質內手術保留了細胞層，避免了標準手術中出現的神經、上皮細胞和角質細胞的長期不良影響。組織學分析表明基質內手術后上皮和基質傷口愈合。在自體移植中，上皮異常厚，并且注意到前基質細胞的數目增高。對于BPCDX，上皮表現出正常的上皮分層，植入物完好無損。基質細胞與BPCDX-宿主界面對齊，移植物內有一些細胞，但沒有引發移植物降解或強烈的炎癥反應。宿主細胞存在于BPCDX的外周邊緣，它似乎與宿主基質整合。宿主細胞遷移和基質粘附提示 BPCDX 的組織生物相容性。當神經路徑與角膜切片位于同一平面時，觀察到更厚的基質神經。基底下和基質神經對上皮健康、基質完整性和傷口正常愈合至關重要。白細胞標志物CD45在天然基質和自體移植物中不存在，而BPCDX邊緣可以觀察到CD45陽性，這與先前對巨噬細胞相關外周移植物邊界重塑的觀察結果一致。由于在小型豬模型中縫合與切口部分的角膜變薄變渾濁，作者團隊開發了無縫合FLISK,以最大限度地減少人類受試者的并發癥。在FLISK中避免縫合消除了在LMICs手術的額外障礙，避免了時間，成本，縫合引起的屈光不正以及需要額外的醫院就診以隨后調整和移除縫合的問題。試點研究地點有大量患有晚期圓錐角膜和嚴重視力障礙的人群，由于缺乏人類供體組織，他們得不到治療。由于缺乏治療方案，伊朗和印度給予了倫理批準，以進行首個BPCDX植入試點。作為預防措施，手術被錯開，以確保在治療隨后受試者之前對先前術后反應進行適當的評估。在20名受試者中將BPCDX植入基質內角膜中，而無需去除宿主組織。基質內手術在薄角膜上實施是可行的，沒有術中并發癥。用標準手術鑷子將BPCDX插入基質內角膜切口中。BPCDX沒有擠出或脫位，并且在任何受試者中都沒有大學到通道切割區域的變薄或疤痕形成。在裂隙燈觀察時未發現結膜發紅、前房角度異常或淚膜質量改變。體內共聚焦顯微鏡檢查的受試者表現出完整的基底下神經和足夠的內皮細胞密度。所有受試者術后角膜透明度保持在最高水平（4 +），均未發生排斥反應，炎癥，血管形成，瘢痕形成或其他不良事件。在印度隊列中，術后第一周的角膜透明度評估顯示，8名受試者中有5名出現短暫的霧霾，將透明度等級降至3 +。在為期1周的隨訪中，所有受試者的透明度提高到4+，此后保持穩定。在印度受試者中測量眼內壓，并注意到小幅增加，但不被認為是高的，不需要降壓藥物。在療效方面，所有受試者中央角膜厚度顯著增加數百微米（P <0.001），維持在24個月。平均前角膜曲率和最大角膜頂端曲率在兩個隊列中均顯著減少，表明有效扁平化。雖然沒有采取具體措施來優化術后屈光結局，但伊朗隊列中12名受試者中有11名和印度隊列中的所有8名受試者在視力方面都有顯著提高。最后，雖然20名受試者中共有14名在術前是法定的失明(logMAR的BCVA≥1.30并且隱形眼鏡不耐受)，但在最終隨訪時，這些眼睛均不再符合法定失明。雖然以前的臨床研究側重于人類供體組織，但生物工程植入式組織是解決角膜失明全球負擔的關鍵。大多數臨床研究雖然在生物材料特性方面取得了重大進展，但只解決了相對罕見的角膜失明原因，如化學灼傷、感染、潰瘍或高風險病例，他們的目的是穩定病情并避免失明，但不是優化視力。迄今為止，只有兩項臨床研究解決了圓錐角膜問題，但是一種仍然需要人類供體組織，組織庫和額外的抽脂手術，另一項研究未能使角膜增厚或提供完全透明。以前的研究都沒有研發一種商業上和臨床上均可行的GMP級角膜，一種由可持續來源，經濟高效，廣泛可用和FDA批準的原材料制備的生物工程角膜。沒有其他技術能夠實現符合ISO標準和獨立第三方的可制造性，包裝，無菌性和長保質期認證。然而，這些經常被忽視的方面對于解決全球缺乏供體角膜組織的實際問題至關重要。從安全性的角度來看，BPCDX在迄今為止的大多數臨床前和臨床研究中沒有導致角膜變薄、透明度喪失、新生血管形成、排斥或其他不同程度的不良事件。從功效的角度來看，以前的研究都沒有在體內實現充分的角膜透明度，并具有足夠的角膜增厚和扁平，或者如本文報道的那樣具有顯著的視力提高。作者團隊的研究有幾個局限性。首先缺乏接受供體角膜的對照受試者，無法與晚期圓錐角膜的標準手術直接比較。由于缺乏治療替代方案，可能存在對受試者納入的偏見。研究是獨立進行的，包括患者選擇，手術參數，BPCDX大小和厚度的選擇，術后藥物，臨床數據收集和當地研究人員決定的結局參數的測量，阻止了對結果的聯合分析。此外，沒有對最大的視力收益進行優化。雖然BPCDX僅以兩種厚度制造用于中試研究，但BPCDX可以制造用于定制處理，包括不均勻或錐形厚度，以優化折射和視覺結果。未來的研究應定義術前角膜參數和 BPCDX 設計，從而獲得最佳視力結果。此外，應長期研究組織整合，穩定性和臨床結局。需要定量評估前房角、結膜發紅、眼表和淚膜特性以及后節段，以研究基質內 BPCDX 植入對其他眼部結構的可能影響。需要進一步研究將結果推廣到更廣泛的患病人群和不同的中心。Mehrdad Rafat, Mahmoud Jabbarvand, Namrata Sharma, et al. Bioengineered corneal tissue for minimally invasive vision restoration in advanced keratoconus in two clinical cohorts. Nat Biotechnol. 2022 Aug 11.https://www.nature.com/articles/s41587-022-01408-w
