基本信息
- 項目名稱：
- 表皮干細胞構建組織工程角膜
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 該項目是用取自皮膚的表皮干細胞，接種到取自人胎盤的羊膜制成的支架上，在特定的條件下培養(yǎng)成的?？捎糜谂R床上因為角膜損傷而導致的視力下降甚至失明等患者的治療。它解決了目前臨床上角膜移植手術的兩大難題：角膜來源不足；免疫排斥反應。具有廣闊的應用前景！
- 詳細介紹：
- 該項技術首次以無血清無飼養(yǎng)層體系擴增表皮干細胞、以人羊膜為載體負載表皮干細胞構建組織工程角膜上皮，采用組織學、免疫化學和基因芯片等技術相結合，系統(tǒng)研究表皮干細胞和組織工程角膜上皮的組織學、免疫化學和基因表達等特征，篩選優(yōu)化無血清無飼養(yǎng)層培養(yǎng)體系和構建組織工程角膜等先進技術，前期以山羊為實驗動物制作角膜緣干細胞缺損眼表模型，進行基于表皮干細胞的組織工程角膜移植，成功恢復或部分恢復模型動物視力，觀察期內修復并重建模型動物眼表有效率達80%。為組織工程化角膜上皮的構建和人類臨床角膜緣干細胞缺失致盲疾病的治療，積累了資料和奠定了技術基礎。目前該項項目已獲國家發(fā)明專利3項。（ZL 2004 1 0025938.5；ZL 2006 1 0041977.3；ZL 2004 1 0026031.0）
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 據研究表明，角膜盲居全球致盲性眼病的首位，2001年WHO統(tǒng)計：世界上約有角膜病和眼外傷致盲者1000萬人。因為人體角膜的來源十分有限和異體移植時會有免疫排斥等因素的制約，并且我國每年捐獻角膜人數僅6000例左右，但能進行的同種異體角膜移植僅3000例左右。因此尋求可用于人體移植的組織工程化角膜, 滿足患者需求, 成為迫切需要解決的醫(yī)學問題。自體角膜干細胞羊膜植片移植重建受損角膜，雖有成功報道，但對SJS（史蒂文斯-約翰遜綜合征）和OCP（眼表瘢痕化天皰瘡）常導致患者兩側的眼角膜受損，自體角膜上皮干細胞移植則無法進行。因此，進行以自體其它組織干細胞替代角膜緣干細胞構建組織工程角膜上皮的研究，將為解決這一難題開辟新的途徑。 創(chuàng)新點及技術關鍵： 1）首次以無血清無飼養(yǎng)層體系擴增表皮干細胞、構建組織工程角膜。 2）首次將人表皮干細胞作為種子細胞構建組織工程角膜，并進行動物病理模型移植實驗。所制做的表皮干細胞羊膜植片經透射電鏡觀察，表皮干細胞分為5-6層細胞?；讓蛹毎手鶢顬樽婕毎卣?，細胞形態(tài)正常。細胞間有橋粒結構，細胞與基底膜之間有半橋粒結構，表明表皮干細胞羊膜植片具有正常角膜上皮的相似結構。經動物模型實驗有效率達80%。 主要技術指標： 1）建立人表皮干細胞系3～5株，人轉基因表皮干細胞2～3株。 2）人羊膜負載人表皮干細胞構建組織工程角膜成功率達90～95%。 3）表皮干細胞重建角膜緣干細胞缺損眼表成功或部分成功率達80%。
科學性、先進性
- 科學性： 1）表皮干細胞與角膜緣干細胞有相同的胚胎學起源，在一定條件下可以相互轉化。 2）成體干細胞可塑性現象為本研究提供實驗支持。 3）成體皮膚組織中存在與胚胎干細胞相似分化潛能的干細胞。 先進性： 根據角膜干細胞理論指導治療角膜緣干細胞缺損，是通過移植角膜緣干細胞來重建角膜上皮，主要有自體角膜緣干細胞移植，同種異體角膜緣干細胞移植，培養(yǎng)自體角膜緣干細胞移植三種方案。然而，前兩種方法仍面臨以下難題：1. 自體移植時供體組織不足。2. 異體移植時會有免疫排斥，術后需使用免疫抑制劑減弱免疫排斥反應及炎癥反應。長期免疫抑制劑的使用會引發(fā)機體的并發(fā)癥，嚴重影響病人生活質量。自體角膜緣干細胞培養(yǎng)后移植不僅解決了自體干細胞來源不足的問題，而且避免了同種異體間移植后的排斥反應。
獲獎情況及鑒定結果
- 無
作品所處階段
- 中試階段
技術轉讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 圖片
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- ⑴皮膚是人體最大的器官，有最豐富的干細胞來源，以表皮干細胞重建角膜緣干細胞缺損眼表是解決自體移植時供體組織不足和異體移植時的免疫排斥等問題的最佳選擇。⑵首次將人表皮干細胞作為種子細胞構建組織工程角膜，并進行動物病理模型移植實驗。⑶首次以無血清無飼養(yǎng)層體系擴增表皮干細胞、構建組織工程角膜。（4）表皮干細胞重建角膜緣干細胞缺損眼表的成功將為成體干細胞可塑性研究提供有力的實驗證據。 據WHO統(tǒng)計：世界上約有角膜病和眼外傷致盲者1000萬人。在我國角膜盲約占雙眼盲患者15.38％，約有150萬角膜盲患者。每年世界至少需要角膜2,000萬個，我國約需要角膜10萬個以上。因為人體角膜的來源十分有限，我國每年能進行的同種異體角膜移植僅3000 例左右。因此尋求可用于人體移植的組織工程角膜，成為迫切需要解決的問題。本項目一旦用于人類眼科臨床，能給無數因角膜緣干細胞缺失而致盲的患者帶來光明，造福人類社會！
同類課題研究水平概述
- 國內外學者進行了口腔粘膜上皮細胞、骨髓間充干細胞（Mesenchymal stem cells, MSC）、表皮干細胞（Epidermal stem cells, EpiSCs）、毛囊干細胞(Hair follicle stem cells )和胚胎干細胞誘導分化為角膜上皮細胞的研究，試圖解決這一難題, 這些研究結果表明多種組織干細胞在特定誘導條件下可以轉分化為角膜上皮細胞,并促進LSCD眼表修復。 國內有多家研究單位進行用骨髓基質來源的干細胞修復角膜緣干細胞缺損眼表的探索性研究。北京大學干細胞中心報道了以人羊膜為載體負載人骨髓來源的MSC構建組織工程角膜上皮，移植重建大鼠堿燒傷眼表的初步研究結果，他們的研究發(fā)現骨髓間充質干細胞移植可抑制術后的炎癥反應和新生血管形成。他們的研究沒有發(fā)現MSC能轉化為角膜上皮細胞的證據。但北京大學眼科中心洪晶教授的課題組研究發(fā)現MSC在體內外誘導條件下都可以分化為角膜上皮樣細胞。這些研究結果提示MSC用于LSCD眼表重建的可行性,皮膚是人體最大的器官，有最豐富的干細胞來源，課題組的前期研究顯示以EpiSCs重建LSCD眼表是解決上述難題的最佳選擇。在國內，黃冰等首次報道利用皮膚干細胞的橫向分化重建角膜上皮的初步研究，隨后金巖等報道了類似的實驗研究。他們以兔角膜基質/豬角膜基質負載兔皮膚/表皮干細胞構建組織工程角膜，移植重建LSCD模型兔眼表，觀察100天后自體皮膚/表皮干細胞移植組重建角膜基本透明。 日本學者以口腔黏膜上皮細胞構建組織工程角膜上皮重建LSCD眼表的動物模型和臨床實驗：Nakamura等報道了將兔自體口腔粘膜上皮細胞培養(yǎng)在羊膜上，形成4-5層分化好的細胞，電鏡結果顯示分化的上皮細胞與正常角膜上皮細胞結構相似，細胞間有較多橋粒，通過半橋粒與基底膜粘附，并表達K3角蛋白。將其移植于患眼，術后10天上皮化并保持透明，提示該技術可用于LSCD眼表重建。Nishida等報道了包含自體口腔粘膜上皮的無載體細胞片技術, 成功地重建雙眼嚴重異常的病人眼表。在1周內角膜上皮化完成，平均隨訪14月4個病人的眼角膜表面保持透明。
