岑羽捷，冯 云

(北京大学:1第三医院，2眼科中心，北京100191)

应用生物工程角膜治疗老视的前景展望

岑羽捷1，2，冯 云1，2

(北京大学:1第三医院，2眼科中心，北京100191)

对老视的矫正和治疗正受到越来越多的关注，其矫正方式多样．以生物工程制备的脱细胞角膜基质作为较理想的角膜替代材料在临床上已开始应用．本文介绍生物工程角膜的特点及优势，并对其未来被应用于老视治疗的可能性加以分析．

生物工程角膜;老视;脱细胞角膜基质;角膜层间植入术

0 前言

随着社会老龄化发展，老视现已成为一项重要的全球性社会公共卫生问题，受到越来越多的重视，矫正老视的方式也日趋多样化．由于传统框架眼镜佩戴会对生活造成诸多不便，近年来通过手术方式治疗老视已成为新热点．生物工程角膜的临床应用为老视矫正提供了新的思路．

1 老视及老视治疗

老视是一种自然生理现象，其实质是眼生理性调节能力的减弱，出现阅读等近距离视物困难，是人步入中老年后必然会出现的视觉问题，即人们常说的“老花”．老视的发生机制尚未完全探究清楚，目前主要认为有两方面因素:①晶体因素，即晶体的形状及物理化学性状随年龄增长发生改变，晶体核变硬使其形变能力减弱，晶体囊膜弹性下降，从而造成调节能力减退;②晶体外因素，即由于睫状体、睫状小带及晶体周围其他组织改变而导致的调节力下降，例如随年龄增大睫状肌总面积逐渐减少，纵向和放射状的睫状肌减少，环形睫状肌面积增加等．

老视的治疗方式多种多样．非手术治疗即最传统的佩戴框架眼镜，分为单焦点镜、双焦点镜和渐进多焦点镜三种类型，其共同的缺点是摘戴造成生活不便和影响美观．手术治疗方式主要从角膜、巩膜和晶体这三个方向着手［1］．巩膜手术(如巩膜扩张术SRP、睫状体前巩膜切开术 ACS、激光老视逆转术LAPR)因其损伤较大且预测性较低故而临床研究和应用较少．晶体手术即在白内障超声乳化吸除术后植入多焦点式人工晶体或可调节式人工晶体．角膜手术包括角膜热成形术(CK和LTK)、准分子激光原位角膜磨镶术(LASIK，单视切削或多焦点切削)［2］、飞秒激光角膜基质内老视矫正术(INTRACOR)和角膜层间植入术［3］(Corneal Inlay，植入水凝胶、SMILE术后角膜基质透镜、KAMRA角膜环等)，每种术式各有优缺点．CK和LTK术后恢复时间短，可重复治疗，但术后回退发生率较高;LASIK和INTRACOR均为不可逆的角膜切削，有术后继发圆锥角膜的风险，且偶有回退需二次手术的病例，相比较而言LASIK的术后预测性更高［4－5］;角膜层间植入术具有一定可逆性，但偶见植入物排出及角膜基质炎［6］．

2 生物工程角膜及其应用

人类供体角膜常年处于供不应求的状态，据统计目前我国每年角膜供体捐献数量不超过1000例［7］，因此对角膜替代材料的研发和探索从未停止．诸多人工合成材料的应用效果都不甚理想［8－9］，人们逐渐将目光转向异种角膜移植．

生物相容性是异种角膜移植成功与否的决定性因素．动物实验已显示角膜基质层仅占角膜总细胞免疫原性的1．62%，占总体液免疫原性的6．12%，远远小于内皮细胞层(分别占70．75%和62．11%)和上皮细胞层(分别占27．63%和31．77%)［10］．故而为解决异种移植中的排斥问题，对异种角膜材料进行脱细胞处理，其剩余基质由于没有细胞组织排斥反应大大降低．

脱细胞处理在去除细胞成分的同时完好地保留了细胞外基质的成分和结构，目前已有大量研究证明细胞外基质对与其相接触的细胞的生物行为起着重要的调节作用［11］．角膜外基质构成的微环境与基质细胞相互影响，细胞外基质促进基质细胞的生长、分化、代谢，而基质细胞分泌产生新的细胞外基质．电镜结果显示基质层的网眼三维立体空间结构为间充质细胞生长和代谢交换提供了空间［12－13］．移植的异种角膜细胞外基质可以与受体组织相融合并支持受体的新生组织长入、增殖并重建角膜基质［14］．因此，生物工程角膜具有细胞亲和性良好的特点．

另外，异种脱细胞角膜基质在弹性系数上与正常角膜相似，在手术过程中亦具备较好的弹性和张力，这一点比人工合成材料更具明显优势［15］．2015年5月，由中国再生医学国际有限公司和中华医学会眼科学分会角膜病学组等机构的专家共同研究开发的生物工程角膜通过了国家食品药品管理局的批准可以正式应用于临床，这也是全球第一个可临床使用的生物工程角膜［16］．该产品为脱细胞猪角膜基质，目前该产品的临床使用适应症为角膜感染并适宜行板层角膜移植的患者．进入临床一年以来接受生物工程角膜移植的患者当前预后良好．

3 利用生物工程角膜治疗老视的可行性分析

角膜层间植入术即利用飞秒激光在角膜基质内切开制作一个囊袋，在囊袋内依据需要植入某种物质(如水凝胶、KAMRA角膜环等)．这种术式应用于治疗老视的优势在于手术是在角膜厚度上做“加法”(层间植入透镜)，而非做“减法”(切削部分角膜)，突破角膜手术矫正高度屈光不正受到角膜厚度限制的瓶颈，不会因切削过多角膜组织造成术后角膜膨隆的发生．另外由于植入组织早期可以取出，故手术具有一定可逆性．印度一例在层间植入KAMRA后因视觉满意度差而又行植入物取出术的患者，在KAMRA取出1月后视力恢复到植入前水平［17］．随着患者对于可逆的老视手术需求的增加，角膜层间植入术具有很大的研究潜力，生物材料技术的提高有效地避免了移植物排出、角膜坏死、新生血管形成等并发症．

SMILE(small incision lenticule extraction)术后的角膜基质透镜本身就是一个凸透镜，可以被应用于角膜层间植入术中用于治疗老视．最早有自体移植的尝试，即对一眼近视一眼远视的患者在近视眼行SMILE术同时将取出的透镜经准分子激光加工后植入对侧眼角膜基质层间矫正远视［18］，术后取得良好效果．现最新的成果是利用他人SMILE术后的角膜透镜进行手术，即同种异型微透镜老视矫正角膜层间植入术(presbyopic allogenic refractive lenticule，PEARL)．Jacob等［19］报道了4例行PEARL角膜层间植入术的患者，在患者的非主导眼进行基质层间植入手术，术后术眼的近视力提高3～5行，远视力与术前保持不变，术后随访6个月，4位患者对视近视远的视觉质量均表示满意．另外，有动物实验显示曾行SMILE术的角膜重新植入基质透镜后再行LASIK手术，其角膜的屈光改变与单纯行LASIK手术的角膜屈光改变无显著性差异［20］，这提示角膜层间植入术后可行准分子二次精细手术以达到理想屈光状态，提高手术最终的准确性和预测性．这项技术在未来或可成为老视矫正的主流手段．

然而在我国，人类供体角膜组织被应用于治疗角膜盲尚不足够，能够被应用于以改变屈光状态为目的的角膜层间植入术的机会更是少之又少．因此将生物工程角膜应用于角膜层间植入术以治疗如老视等屈光不正状态很有发展前景．Feng等［13］在动物实验中将狗脱细胞角膜基质进行兔眼角膜板层囊袋内移植，在未使用任何免疫抑制药物的情况下，3个月观察期内植入物保持透明，未诱导出现特异性变态反应，并且病理切片观察到少量兔角膜基质细胞进入狗脱细胞角膜基质内，这提示异种角膜基质经准分子激光切削后植入人非主导眼角膜基质层用于矫正老视是可能实现的．

然而，老视不同于角膜盲，其患者群体巨大，异种来源的生物组织被如此大范围的应用尚存在伦理学的争论．同时也有研究者担心异种移植可能带来动物源性逆转录病毒与人类细胞基因整合造成出现新型致病因素的出现．不过角膜相对于其他身体部位(如心、肝、肾等)属于相对免疫赦免器官［21］，脱细胞后的异体角膜基质几乎不携带遗传物质，在伦理上也更易于被接受．

生物工程角膜在我国已进入临床使用阶段，但鉴于临床观察时间尚短，其使用适应征还相对保守．未来随着临床观察和应用的深入，相信生物工程角膜能够在角膜屈光领域发挥更大的作用，打破我国由于角膜供体不足导致的种种发展限制，使更广大的患者从中受益．

［1］Charman WN．Developments in the correction of presbyopia II:surgical approaches［J］．Ophthalmic Physiol Opt，2014，34(4):397－426．

［2］Alarcón A，Anera RG，Villa C，et al．Visual quality after monovision correction by laser in situ keratomileusis in presbyopic patients［J］．J Cataract Refract Surg，2011，37(9):1629－1635．

［3］Binder PS．Intracorneal inlays for the correction of presbyopia［J］．Eye Contact Lens，2017．

［4］Khoramnia R，Fitting A，Rabsilber TM，et al．Intrastromal femtosecond laser surgical compensation of presbyopia with six intrastromal ring cuts:3-year results［J］．Br J Ophthalmol，2015，99(2):170－176．

［5］Luger MH，Ewering T，Arba-Mosquera S．One-year experience in presbyopia correction with biaspheric multifocal central presbyopia laser in situ keratomileusis［J］．Cornea，2013，32(5):644－652．

［6］Santhiago MR，Barbosa FL，Agrawal V，et al．Short-term cell death and inflammation after intracorneal inlay implantation in rabbits［J］．J Refract Surg，2012，28(2):144－149．

［7］李素霞，谢立信．我国眼库现状调查［J］．中华眼科杂志，2011，47(9):837－840．

［8］Chirila TV．An overview of the development of artificial corneas with porous skirts and the use of PHEMA for such an application［J］．Biomaterials，2001，22(24):3311－3317．

［9］Griffith M，Jackson WB，Lagali N，et al．Artificial corneas:a regenerative medicine approach［J］．Eye(Lond)，2009，23(10):1985－1989．

［10］Wang Z，Ge J，Xu J，et al．［Relative quantitative analysis of corneal immunogenicity］［J］．Zhonghua Yan Ke Za Zhi，2002，38(9): 535－538．

［11］Song JJ，Ott HC．Organ engineering based on decellularized matrix scaffolds［J］．Trends Mol Med，2011，17(8):424－432．

［12］Liu Z，Zhou Q，Zhu J，et al．Using genipin-crosslinked acellular porcine corneal stroma for cosmetic corneal lens implants［J］．Biomaterials，2012，33(30):7336－7346．

［13］Feng Y，Wang W．In vivo confocal microscopic observation of lamellar corneal transplantation in the rabbit using xenogenic acellular corneal scaffolds as a substitute［J］．Chin Med J(Engl)，2015，128(7): 933－940．

［14］Du L，Wu X．Development and characterization of a full-thickness acellular porcine cornea matrix for tissue engineering［J］．Artif Organs，2011，35(7):691－705．

［15］Zhang MC，Liu X，Jin Y，et al．Lamellar keratoplasty treatment of fungal corneal ulcers with acellular porcine corneal stroma［J］．Am J Transplant，2015，15(4):1068－1075．

［16］史伟云，谢立信．关注我国首个生物工程角膜的临床应用［J］．中华眼科杂志，2016，52(3):161－163．

［17］Moshirfar M，Quist TS，Skanchy DF，et al．Six-month visual outcomes for the correction of presbyopia using a small-aperture corneal inlay:single-site experience［J］．Clin Ophthalmol，2016，10:2191－2198．

［18］Sun L，Yao P，Li M，et al．The safety and predictability of implanting autologous lenticule obtained by SMILE for hyperopia［J］．J Refract Surg，2015，31(6):374－379．

［19］Jacob S，Kumar DA，Agarwal A，et al．Preliminary evidence of successful near vision enhancement with a new technique:presbyopic allogenic refractive lenticule(pearl)corneal inlay using a SMILE lenticule［J］．J Refract Surg，2017，33(4):224－229．

［20］Lim CH，Riau AK，Lwin NC，et al．LASIK following small incision lenticule extraction(SMILE)lenticule re-implantation:a feasibility study of a novel method for treatment of presbyopia［J］．PLoS One，2013，8(12):e83046．

［21］Samstein B，Platt JL．Physiologic and immunologic hurdles to xenotransplantation［J］．J Am Soc Nephrol，2001，12(1):182－193．

Prospectfor presbyopia correction using bioengineered cornea

CEN Yu-Jie1，2，FENG Yun1，2

1Third Hospital，2Eye Center，Peking University，Beijing 100191，China

Presbyopia correction has been attracting increasing attention and it includes multiple approaches．The acellular corneal stroma，which was prepared on the basis of bioengineered cornea，has been recently begun to apply in the clinic as ideal corneal replacement material．This article introduces the properties and advantages of bioengineered cornea，and discusses the feasibilities of its being used in presbyopia treatments．

bioengineered cornea;presbyopia;acellular corneal stroma;corneal inlay

R772．2

A

2095-6894(2017)08-06-03

2017－07－01;接受日期:2017－07－16

岑羽捷．住院医师．研究方向:角膜．E-mail:yujiecen@163．com

冯 云．博士，副教授．研究方向:角膜及角膜移植．E-mail:superjune@sina．com