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方法文章

通过脉络膜上腔自体细胞移植治疗干性年龄相关性黄斑变性:初步研究 体内 报告

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DOI:

10.3791/56469

2018年2月12日

本文内容

摘要

本研究的目的是评估通过Limoli视网膜修复技术将富含血小板血浆来源的血小板以及包含在基质血管组分中的脂肪来源干细胞进行脉络膜上腔移植,是否能够改善干性年龄相关性黄斑变性患者眼的视力和视网膜敏感性反应。

摘要

本研究旨在探讨脉络膜上腔自体细胞移植是否能够通过在周围组织中产生和分泌生长因子(GFs),随时间推移改善干性年龄相关性黄斑变性(AMD)眼的最佳矫正视力(BCVA)及微视野检查(MY)的反应。患者被随机分配至各研究组。所有患者均被诊断为干性AMD,且BCVA等于或优于最小分辨角对数(logMAR)1。A组包含11例患者的11只眼,接受Limoli视网膜修复技术(LRRT)进行脉络膜上腔自体移植。该技术通过将脂肪细胞、从基质血管组分中获得的脂肪源性干细胞以及富血小板血浆中的血小板植入脉络膜上腔来实施。相反,B组包含14例患者的14只眼,作为对照组。每位患者的诊断均通过共焦扫描激光检眼镜和谱域光学相干断层扫描(SD-OCT)确认。在A组中,BCVA在术后90天由0.581改善至0.504,在180天时进一步改善至0.376 logMAR(提高32.20%)。此外,微视野检查(MY)结果在180天时由11.44 dB提高至12.59 dB。移植至脉络膜后方的不同细胞类型能够在脉络膜血流中持续分泌生长因子(GFs)。因此,结果表明,在术后六个月,移植组的视力(VA)改善程度优于对照组。

引言

细胞治疗,即通过在损伤区域进行干细胞/祖细胞的全身性或局部注射以治疗多种慢性疾病,在过去十年中受到了广泛关注1自20世纪90年代以来,生长因子(GFs)因其在视网膜萎缩中潜在的治疗作用而受到研究2事实上,许多人类细胞能够产生生长因子(GFs),这是一类能够抑制或减缓细胞凋亡的特定蛋白质。 细胞的程序性死亡3.

已知干性年龄相关性黄斑变性(AMD)是一种萎缩性视网膜疾病,其特征是细胞逐渐发生不可逆的死亡,累及光感受器层,进而导致中心视觉功能丧失4。AMD 是发达国家 55 岁以上人群失明的首要原因,占所有黄斑变性的 80%,目前尚无有效治疗方法。

多项研究表明,自体生长因子(GFs)可来源于多种细胞类型,包括来源于眼眶脂肪的脂肪源性基质细胞、来源于富血小板血浆(PRP)的血小板,以及存在于脂肪组织基质血管组分(SVF)中的脂肪源性干细胞(ADSCs)5,6,7。现有的生长因子组合可实现视网膜神经增强,Filatov、Meduri、Pelaez 和 Limoli 的研究已证实自体脂肪移植(AFT)具有疗效8,9,10

此外,先前的一项研究显示,在干性年龄相关性黄斑变性(AMD)患眼中,脉络膜上腔自体移植术后记录的视网膜电图(ERG)数据有显著改善11。手术移植至脉络膜上腔的组织可调节视网膜细胞的旁分泌功能,延缓其凋亡过程6,7,12。根据外核层厚度的组织学检查结果,在豚鼠视网膜研究中发现,生长因子(GFs)可能对视网膜具有营养支持作用。因此,直接或间接使用生长因子(GFs)可能通过分子诱导因子与抑制因子之间的平衡关系,带来潜在的治疗益处6,7,12

本方法旨在评估脂肪细胞、基质血管组分(SVF)中的脂肪源性干细胞(ADSCs)及富血小板血浆(PRP)的脉络膜上腔移植是否能够改善干性年龄相关性黄斑变性(dry AMD)患眼的最佳矫正视力(BCVA)和微视野(MY)检测结果。根据已引用的文献6,7,12,13,本研究旨在基于自体移植组织的生长因子(GF)分泌能力,验证其治疗效果。

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方案

本研究方案已获得低视力学院伦理委员会的批准,所有受试者均签署了符合《赫尔辛基宣言》的书面知情同意书。该研究已获得拉夫堡大学和谢菲尔德大学的伦理批准。

注意:接受通过Limoli视网膜修复技术(LRRT)进行脉络膜上自体移植的干性年龄相关性黄斑变性患者的纳入与排除标准详见表1

1. 干性年龄相关性黄斑变性患者的诊断

  1. 使用共焦扫描激光检眼镜、SD-OCT 和 MY 确定诊断。
  2. 评估每组远距离和近距离的矫正后最佳视力(BCVA)。使用点数(Pts)测量近距离视力(近视力)。在0天(T0)、90天(T90)和180天(T180)时,采用4米处的早期治疗糖尿病视网膜病变研究(EDTRS)视力表,以logMAR单位测量BCVA。
  3. 根据国际临床视觉电生理学会(ISCEV)2009年制定的标准,记录暗视、中视和明视条件下的细胞电活动或闪光视网膜电图(flash ERG)11.

2. 麻醉

注意:LRRT 期间麻醉的金标准是局部麻醉,辅以筋膜下麻醉浸润和镇静。在特定情况下,首选全身麻醉。

  1. 手术前15 –20分钟,通过滴眼方式使用4%利多卡因和1%罗哌卡因进行角膜和结膜表面麻醉。
  2. 通过直接浸润注射将麻醉剂注入结膜下和Tenon囊下间隙。
  3. 在抽取脂肪组织前,对腹部区域以及距角膜缘12 mm处的结膜下和Tenon囊下间隙进行局部浸润麻醉。采用含1,200 IU肾上腺素的卡波卡因或布比卡因局部麻醉剂。
  4. 术中可通过麻醉实现镇静,适当使用芬太尼作为麻醉性镇痛药,以重复小剂量推注方式给药。每次推注剂量通常为芬太尼0.025 mg联合咪达唑仑1 mg。

3. 利莫利视网膜修复技术制备

注意:该技术是 Pelaez 干预方法的一种变体,即将眼眶自体脂肪移植至巩膜下腔1,6,7,12。手术移植的细胞可在周围组织、脉络膜和视网膜中产生多种具有神经营养和血管营养特性的生长因子(GFs)18,19,20,21,22,23,24,25。在 LRRT 中,通过深部巩膜切除术缩短移植的自体细胞与脉络膜之间的距离,并扩大蒂部与脉络膜之间的接触面积,以促进自体细胞的旁分泌作用进入脉络膜血流9,10,14

  1. 在进行脉络膜与巩膜之间细胞移植手术前,对每只眼睛进行适当的消毒,该手术称为Limoli视网膜修复技术(Limoli Retinal Restoration Technique, LRRT)15,16,17
  2. 将通过Coleman et al. 和Lawrence技术(图1)从腹部脂肪获取的脂肪来源基质血管组分(SVF)中的ADSCs移植至脉络膜上腔15,16,17
  3. 使用通过以下步骤获得的富血小板血浆(PRP)凝胶中提取的血小板,浸润脂肪蒂组织。
  4. 离心血液6,12,收集富血小板血浆(PRP)。血小板脱颗粒的刺激可导致生长因子(GF)在脂肪蒂组织中释放6,12

4. 技术规格与策略

注意:根据 Lawrence 和 Coleman 技术,从患者的腹部皮下层收集并纯化脂肪组织(材料表17

  1. 根据 Lawrence 和 Coleman 技术,使用连接锁定注射器的 3 mm 钝头套管,手动采集每位患者腹部皮下层 10 mL 脂肪组织17 (图2A/2B).
  2. 通过在20 °C下以1,500 × g离心5分钟,将脂肪组织的纯基质血管组分(SVF)与血液、脂肪、油和液体分离。图2C)。SVF 含有丰富的 ADSCs17.
  3. 使用22 G针头采集8 mL人外周血,另置于一支试管中用于PRP制备。
  4. 将采集的血液在 20 °C 条件下以 1,500 x g 离心 5 分钟(图2D)。在LRRT中,随之发生的变化可改善自体脂肪移植物的存活率,促进ADSC增殖,有利于脉络膜灌注增加,并更全面地调控仅由脂肪分泌的多种因子的作用7,11,17.
  5. 构建脉络膜上腔(详见步骤4,特别是4.4和4.5),以容纳从眼眶脂肪获取的移植物,并使用根据Lawrence和Coleman技术获得的SVF来源ADSCs与PRP混合物填充该腔隙的残余容积17.

5. 通过LRRT(Limoli视网膜修复技术)进行脉络膜上腔自体移植:手术步骤与技术细节

  1. 在下颞侧角膜缘附近,用6-0丝线固定巩膜。
  2. 使用5.5" Westcott Tenetomy弯剪,在距下颞侧角膜缘11 mm处切开结膜下和Tenon囊下间隙。
  3. 将Limoli-Basile结膜拉钩插入该间隙,以建立巩膜手术野。
  4. 使用5 mm弯月形刀(刀刃朝上倾斜),在距角膜缘8 mm处的巩膜侧方预先切制一个瓣膜。瓣膜的铰链始终为放射状,位于术者左侧。
  5. 在下颞象限、距角膜缘8 mm处,使用弯月形刀(刀刃朝上倾斜)沿放射状铰链侧方切开一个约5 mm深的巩膜门。巩膜切除需达到适当深度,以观察到脉络膜的 slate 色(灰蓝色)。
  6. 在瓣膜远端部分去除少量瓣盖,制造一个间隙,以便后续脉络膜上自体移植物的血液循环。
  7. 使用眼科镊从下斜肌上方的间隙中取出眶脂肪。确保所取脂肪具有充分血供,以保证植入后存活。
  8. 轻柔地将自体脂肪瓣置于脉络膜床之上,并使用6/0聚乳酸羟基乙酸纤维(choroidal polyglactin)在门的近端边缘缝合固定。
  9. 缝合巩膜瓣,避免对脂肪蒂或其营养血管造成压迫。
  10. 使用30 G带角度(30°)的套管针,向脂肪蒂的间质内浸润1 mL PRP凝胶(通过血液样本离心、组分分离及血小板脱颗粒制备26)。
  11. 准备结膜边缘以便缝合,随后移除结膜拉钩。
  12. 使用6/0聚乳酸羟基乙酸纤维缝合结膜。
  13. 在关闭前,预留空间以便将一根带有自体脂肪移植物的小型柔性塑料管插入巩膜下间隙,位于瓣膜、脉络膜与脉络膜自体移植物之间。
  14. 通过插入巩膜袋内的小型柔性塑料管,将步骤3.2中预先制备的0.5 cc SVF(富含ADSCs)注入并充分填充自体脂肪移植物、脉络膜与巩膜瓣之间的残余间隙。
  15. 填充残余间隙后,关闭缝合口。
  16. 术后给予三天抗生素治疗,每日口服500 mg阿奇霉素。同时给予抗生素与类固醇联合滴眼液治疗(如氯霉素与倍他米松),持续约15–20天。
    注意:现已获得由脂肪细胞、SVF来源的ADSCs及PRP组成的自体移植物26。通过深层巩膜切除减少移植的自体细胞与脉络膜之间的距离,以促进自体细胞向脉络膜血流中分泌旁分泌因子。出于相同目的,扩大蒂部与脉络膜之间的接触面积。

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结果

根据本研究所采用的方法,共纳入两组干性年龄相关性黄斑变性(AMD)患者,其最佳矫正视力(BCVA)均大于或等于1个最小分辨角对数(logMAR)。A组包括11例患者的11只眼,接受经睫状体上自体移植的利莫利视网膜修复技术(LRRT)治疗;B组包括14例患者的14只眼,作为对照组。

采用学生t检验和卡方检验分别比较两组研究对象的平均年龄和性别分布(表2)。统计分析和数据可视化均在LRRT手术前后进行。

采用Wilcoxon-Mann-Whitney符号秩检验分析治疗前后差异是否具有显著性。该非参数统计假设检验方法适用于总体分布无法假定为正态分布时,对两个相关样本进行比较,本研究即为此情况。在分析的每一步均测量了视力(VA)值。统计学显著性水平设定为 p <...

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讨论

本研究的主要目的是评估脉络膜上腔移植脂肪细胞、基质血管组分中的脂肪源性干细胞(ADSCs)以及富血小板血浆(PRP)是否能够随时间改善干性年龄相关性黄斑变性(dry AMD)患者眼的视力(VA)和视网膜敏感性。另一个主要目标是基于近期文献,论证这些细胞可能具有的治疗作用,因为已有若干项临床前研究提示,基于生长因子(GF)的治疗在多种疾病的患者管理中可能具有应用价值。

事实上,一些研究表明,自体人诱导多能干细胞(iPSC)可作为移植物的细胞来源,用于年龄相关性黄斑变性(AMD)组织替代疗法中的视网膜色素上皮(RPE)再生18,19。这些细胞片以单层形式生成,能够表达典型的RPE标志物,表现出极性生长因子(GF)分泌能力,具有吞噬功能,并且基因表达模式与天然RPE相似18,19。在移植后,自体非人灵长类动物iPSC-RPE细胞片未出现免疫排斥或肿瘤形成<...

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披露

在2015年5月3日至7日于美国科罗拉多州丹佛市举行的ARVO年会上展示。

材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
钝头套管,3 mm。 Mentor, Santa Barbara, CA.
鲁尔锁式注射器。 BD Biosciences, Franklin Lakes, NJ.
Regen-BCT 采血管。 RegenKit;RegenLab, Le Mont-sur-Lausanne, CH.
离心机 RegenPRP Centri. RegenLab, Le Mont-sur-Lausanne, CH.
BD Venflon Pro 安全型留置针 22G x 1.00 英寸(0.9 mm x 25 mm)。 BD Biosciences, Franklin Lakes, NJ.
SPSS Statistics 版本 19.0IBM Corp., Armonk, NY, USA.
共聚焦扫描激光检眼镜 Nidek Inc, Fremont, CANidek F10 
Cirrus 5000 光谱域光学相干断层扫描仪Carl Zeiss Meditec AG, Jena, Germany SD-OCT 
Maia 100809 微视野计 CenterVue S.p.A., Padua, Italy
眼电生理检测系统C.S.O., S.r.l., Scandicci, Italy Retimax 用于视网膜电图(ERG) 

参考文献

  1. Daftarian, N., Kiani, S., Zahabi, A. Regenerative therapy for retinal disorders. J. Ophthalmic Vis. Res. 5, 250-264 (2010).
  2. Thanos, C., Emerich, D. Delivery of neurotrophic factors and therapeutic proteins for retinal diseases. Expert. Opin. Biol. Ther. 5, 1443-1452 (2005).
  3. Cao, W., et al. In vivo protection of photoreceptors from light damage by pigment epithelium-derived factor. Inv. Ophthalmol. Vis. Sci. 42, 1646-1652 (2001).
  4. Bhutto, I., Lutty, G. Understanding age-related macular degeneration (AMD): Relationships between the photoreceptor/retinal pigment epithelium/Bruch's membrane/choriocapillaris complex. Mol. Aspects Med. 33 (4), 295-317 (2012).
  5. McHarg, S., Brace, N., Bishop, P. N., Clark, S. J. Enrichment of Bruch's membrane from human donor eyes. J. Vis. Exp. (105), (2015).
  6. Kevy, S. V., et al. Preparation of growth factor enriched autologous platelet gel. Transactions of the Society for Biomaterials 27th Annual Meeting. , St. Paul, Minnesota, USA. April 24-29 (2001).
  7. Schaffler, A., Buchler, C. Concise review: adipose tissue-derived stromal cells-basic and clinical implications for novel cell-based therapies. Stem Cells. 25, 818-882 (2007).
  8. Filatov, V. P. Tissue therapy. Med. Gen. Fr. 11, 3-5 (1951).
  9. Pelaez, O. Retinitis pigmentosa. Cuban experience. , Editorial Cientifico Técnica. La Habana, Cuba. (1997).
  10. Meduri, R., et al. Effect of basic fibroblast growth factor on the retinal degeneration of B6(A)- Rperd12/J (retinitis pigmentosa) mouse: a morphologic and ultrastructure study. ARVO 2007 Annual Meeting. , Fort Lauderdale. May 6-10 (2007).
  11. Limoli, P. G., Vingolo, E. M., Morales, M. U., Nebbioso, M., Limoli, C. Preliminary Study on Electrophysiological Changes After Cellular Autograft in Age-Related Macular Degeneration. Medicine. 93 (29), 355(2014).
  12. Tischler, M. Platelet rich plasma: The use of autologous growth factors to enhance bone and soft tissue grafts. N. Y. State Dent. J. 68, 22(2002).
  13. Zuk, P. A., et al. Human adipose tissue is a source of multipotent stem cells. Mol. Biol. Cell. 13 (12), 4279-4295 (2002).
  14. Lin, K. J., et al. Topical administration of orbital fat-derived stem cells promotes corneal tissue regeneration. Stem Cell Res. Ther. 4 (3), 72(2013).
  15. Limoli, P. The retinal cell-neurorigeneration. Principles, applications and perspectives. The growth factors. , FGE Reg. Canelli (AT). 159-206 (2014).
  16. Coleman, W. P., et al. Guidelines of care for liposuction. J. Am. Acad. Dermatol. 45, 438-447 (2001).
  17. Lawrence, N., Coleman, W. P. Liposuction. J. Am. Acad. Dermatol. 47, 105-108 (2002).
  18. Kamao, H., et al. Characterization of human induced pluripotent stem cell-derived retinal pigment epithelium cell sheets aiming for clinical application. Stem Cell Reports. 23 (2), 205-218 (2014).
  19. Dang, Y., Zhang, C., Zhu, Y. Stem cell therapies for age-related macular degeneration: the past, present, and future. Clin. Interv. Aging. 10, 255-264 (2015).
  20. Nebbioso, M., Livani, M. L., Steigerwalt, R. D., Panetta, V., Rispoli, E. Retina in rheumatic diseases: Standard full field and multifocal electroretinography in hydroxychloroquine. Clin. Exp. Optom. 94 (3), 276-283 (2011).
  21. Wang, P., Mariman, E., Renes, J., Keijer, J. The secretory function of adipocytes in the physiology of white adipose tissue. J. Cell. Physiol. 216, 3-13 (2008).
  22. Chen, G., et al. VEGF-Mediated Proliferation of Human Adipose Tissue-Derived Stem Cells. PloS One. 8, 73673(2013).
  23. Bagchi, M., et al. Vascular endothelial growth factor is important for brown adipose tissue development and maintenance. FASEB J. 27, 3257-3271 (2013).
  24. Carron, J. A., et al. Cultured human retinal pigment epithelial cells differentially express thrombospondin-1, -2, -3,and -4. Int. J. Biochem. Cell. Biol. 32, 1137-1142 (2000).
  25. Kim, S. Y., et al. Expression of pigment epithelium-derived factor (PEDF) and vascular endothelial growth factor (VEGF) in sickle cell retina and choroid. Exp. Eye Res. 77, 433-445 (2003).
  26. Limoli, P. G., Limoli, C., Vingolo, E. M., Scalinci, S. Z., Nebbioso, M. Cell surgery and growth factors in dry age-related macular degeneration: visual prognosis and morphological study. Oncotarget. 7 (30), 46913-46923 (2016).
  27. Ueki, Y., Reh, T. A. EGF stimulates Müller glial proliferation via a BMP-dependent mechanism. Glia. 61, 778-789 (2013).
  28. Kozlowski, M. R. RPE cell senescence: A key contributor to age-related macular degeneration. Med. Hypotheses. 78, 505-510 (2012).
  29. Schneider, A., et al. The hematopoietic factor G-CSF is a neuronal ligand that counteracts programmed cell death and drives neurogenesis. J. Clin. Invest. 115, 2083-2098 (2015).
  30. Yin, Y., et al. Oncomodulin is a macrophage-derived signal for axon regeneration in retinal ganglion cells. Nat. Neurosci. 9, 843-852 (2006).

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