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视力治疗的巨大进步

2019-11-15 03:44:48 《海外文摘》 2019年11期

埃洛伊兹·蓬斯

“我们找到了一个方法,也许可以治好你的眼睛……”2018年的一个周二晚上,皮埃尔从电话里听到了这句期盼已久的话。十年前,视网膜色素变性夺走了皮埃尔的视力,随后他遇到了视力恢复领域的研究先驱——何塞·阿兰·萨赫勒教授。萨赫勒教授向皮埃尔解释道:“对于你的病情我们现在还无能为力,但医学仍在不断发展。”随后又补充道:“但要发展完备,可能还需要未来十多年的时间。”所幸事态发展得很顺利,皮埃尔在不久前已经接受了人工视网膜植入手术。自此,光明注入了他原本黑暗的世界里:形状、文字、面孔、表情……一切都像有魔力般地在他的视网膜上重新鲜活了起来。

“经过实验室中20年的默默耕耘,视力治疗领域的研究终于进入了实验阶段并在不断地具体化。”作为巴黎视觉研究所、国际眼部疾病研究中心的领军者,萨赫勒教授为此感到十分欣慰。他表示,近五年来,眼科学正在以惊人的速度发展,而法国在这方面的成就更是一马当先。无论是对于眼部疾病的预防、监测还是病发后的精确诊断,先进的成像技术、蓬勃发展的人工智能技术、深度学习算法等高科技手段都有着重要价值,在一定程度上被视为帮助患者找回视力的保证。与皮埃尔相似,大部分眼科疾病的患者主要都会通过植入视觉假体(人工视网膜芯片)、基因疗法、干细胞疗法、视网膜移植和神经刺激法这五种治疗方法来重见光明,这些疗法也因此得到了更加广泛的应用。

| 基因疗法:DNA的矫正 |

基因疗法对于年龄相关性黄斑变性(AMD)的治疗十分有效。巴黎视觉研究所、法国国家科学研究中心、法国国家健康和医学研究院的研究负责人克里斯多夫·博杜安教授表示:“全世界大约有两亿人患有年龄相关性黄斑变性,其中法国患者大约有150万名。”这种疾病是50岁以上的视障患者所患有的主要病症,它会对视网膜的中心区域视网膜黄斑区造成伤害。黄斑变性分为两种类型:非渗出型黄斑变性(又称萎缩性黄斑变性)和渗出型黄斑变性。其中非渗出型黄斑变性会导致细胞与光敏神经元的逐渐消失,目前尚无法医治;而渗出型黄斑变性则由于眼部非正常血管的新生及渗漏,最终致使患者视网膜脱落或出现眼部渗血现象,视野正中央会慢慢形成血斑。血斑会随着时间不断扩散,直至患者彻底失明。

基因疗法的机理是矫正或修改那些来自于退化血管的缺陷基因。韩国基础科学院的研究人员曾使用基因剪刀来切除掉部分DNA,并将它们用其他DNA代替。根据他们于2017年2月在《自然》杂志上所发布的研究结果,基因疗法可以抑制58%的异常血管新生状况——不过这只是在小鼠身上的实验结果。但好消息是:因为对小鼠所进行修补的基因与人体内渗出型黄斑变性的致病基因相同,所以这项技术是可以被仿效并应用的。其他国家的科研团队也专注于对其他类型的基因异常疾病进行治疗研究,比如两种会引起视觉丧失的遗传病:Stargardt病与Usher综合症。萨赫勒教授还提到:“基因疗法的费用目前还比较昂贵,但由于它直接作用于DNA,可以矫正细胞,所以治疗效果也十分有保证。但它的局限性在于:患者必须在疾病早期,趁细胞还没有退化和病变时就采取基因疗法进行医治。若等到病情已严重时再治疗,则为时过晚,那样就必须再采取其他治疗方法,例如细胞疗法。”

| 细胞疗法:干细胞的植入 |

“如今人们可以仿制出各种类型的视网膜细胞,甚至可以制造出三维立体的微型视网膜。”2016年时,萨赫勒教授曾为此感到十分兴奋。这项技术在未来将可以改变视网膜细胞退化患者的命运,所以研究人员们也已为此辛勤探究了数年。而对于患有视网膜色素变性的人们来说,这项技术也是他们的福音:视网膜色素变性这种遗传病会导致视力的逐渐消失,也可能成为黄斑变性的前兆。但位于埃夫里的法国巴黎干细胞疗法及单基因疾病研究所对此进行了十分独特的创新,研发出了细胞贴片。这种3mm×5mm大小的贴片产生于羊膜上,载满了干细胞。一旦粘附于病灶,它便会与受损眼组织合为一体。眼睛是一种适应变化能力极强的器官,因此在眼部进行细胞植入十分容易。另外,眼睛还具有一种“免疫特权”:它可以很好地弱化自身对植入细胞的排斥反应。细胞贴片方面的研究员克里斯泰勒·蒙维勒对此赞叹不已:“干细胞疗法或许可以治疗所有的视网膜疾病,这是多么振奋人心!”在对失明小鼠进行了多次实验后,蒙维勒终于得到了法国国家医药与保健品安全局的允许,在视觉研究所的协同下对人体进行了干细胞疗法的第一例临床试验。

| 人工视网膜与仿生眼:从科幻进入现实 |

去年夏天,明尼苏达大学的一组研究团队公开展示了他们通过3D打印技术制作出的仿生眼样品。这只仿生眼球由玻璃制成,内壁滿被半导体光电二极管覆盖。其实,米歇尔·麦卡尔平和他的这个团队早在2013年就研制出了可以听到声音的3D仿生人耳。而最近他们对于仿生眼的研究又有了新的进展:整个团队以能够引受光线并将其转换为电子信号的银颗粒为研究基础,新研制出了一种导电油墨。电子信号被传送至大脑,在大脑中重新组合成图像。这种方法极具吸引力,但又具有一定的局限性,因为由光线到电流的转化成功率仅有25%。萨赫勒教授遗憾地表示:“仿生眼在被普及前还有很长的路要走,其中的首要任务就是要成功地将它与布有150万根纤维的视神经联结起来。我们的研究进入了微米级别。”

如果说麦卡尔平研制的仿生眼还未能使专家们信服的话,那么其他种类植入物的可行性便已经在患者们的身上得到了验证。“如今人工视网膜的植入效果是最好的。”萨赫勒教授补充道。人工视网膜的应用目标就是治疗由光敏细胞退化导致的失明,例如视网膜色素变性或非渗出型黄斑变性等疾病。那人工视网膜究竟如何运作呢?患者需佩戴一副内部嵌有相机的眼镜,图像将通过眼镜被传输至微处理器中。微处理器会将眼镜所“看到”的信息转化、换算为电信号,并将其传送至植入物的电极。这些电信号会刺激视觉神经,视觉神经受到刺激后便会将图像信息传送至大脑。虽然这些至多可携带1500个电极以及同样多像素的植入物,对于失明患者已经算是重见光明的保证了,但现有科技还远远不能使视觉假体所承载的像素数量与健康人眼等同(人眼所能分析的像素数在数百万左右)。

然而,对于植入物的研究,目前还处在起步阶段。虽然美国第二视力公司所研制的产品ArgusⅡ在法国已经被植入在了40多位视网膜色素变性患者眼内,但它的治疗效力仍然处于较弱的阶段:ArgusⅡ只配备有60个电极,并且只能使患者看到由60个像素所组成的画面。一家法德合资公司发明出了一种带有1500个电极的人造视网膜,但它的微处理器效能仍然处于很弱的水平。看起来相对有竞争力的是法国Pixium Vision公司。该公司的产品Prima虽然只是一个4平方毫米的微型芯片,上面却安装有378个电极,目前还处于临床试验阶段。领导巴黎视觉研究所的临床试验工作的萨赫勒教授总结道:“在这些电子装置被投入使用六个月后,有3/5的患者可以顺利地进行阅读,并且眼睛的灵敏度是前所未有的。他们现在可以用曾完全失明的眼睛进行更快速的阅读。”这些成就也同样使视力矫正师朱丽叶特·阿莫德里兹感到惊讶。她负责第一位被植入人工视网膜的患者的术后观察和跟踪治疗工作,到现在已有一年了:“我对手术结果感到十分惊讶,人工视网膜让她找回了重见光明的希望!最初她只可以分辨大写字母,而现在却已经可以阅读小写字母,甚至可以阅读那些只有两厘米大小的词。”

| 智能眼镜:依靠算法协助 |

加拿大工程师康纳德·李维一直有个愿望:他希望可以改善他患有stargardt症的姐姐们的视力。在12年的不懈努力下,作为电子工程师的他终于研制出了一种名为eSight的头戴式眼罩。这项产品配备有高清摄像机(2150万像素),可以截取视野中的画面。电子算法会将图片信息分析、转化为适合患者残余视力程度的图像,并传送至眼前的两小片镜片(实际上是分辨率为1024x768的OLED屏)上。另外,eSight眼罩的视野角度为37.5度。更加方便的是,眼罩佩戴者可以自行调节相机的焦距(图像最多可被放大到原大小的24倍)、调节视野颜色、在线观看视野内容,甚至还可以用眼罩拍照……一切操作都只需在遥控下进行。但若想要这样一种可将现实放大的设备起到作用,就要求佩戴者至少还拥有3%的视敏度。这种眼罩唯一的劣势就是它昂贵的价格:每副11900欧元。

| 綠藻的魔力 |

帮助失明者重获光明的秘诀或许还藏在绿藻中。例如用于制作生物燃料的莱茵衣藻,就有可能成功治愈视网膜色素变性的患者。每年,有200万的视网膜色素变性患者在逐渐地丧失视力,其中有一些甚至最终会失明。这种遗传病会引起眼部光感细胞的退化。而这种对光极其敏感的微藻产生的一种蛋白质与眼部光感细胞生成的相同。

韦恩州立大学的潘卓华教授是第一位通过向小鼠眼内注射带有藻类蛋白质的基因来使盲鼠恢复视力的科学家。之后,他又联合生物药品公司RetroSense,在15名视网膜色素变性的患者身上检验了新疗法的可行性。这是首次在人体内注入非人类基因的实验。

萨赫勒教授表示,绿藻疗法有着很好的前景,但仍应注意,其治疗效果并不完美,因为韦恩州立大学的研究中所用到的蛋白质需要受到光的刺激才可发挥作用。事实上,它所需要的光强与沙漠地带的强烈光照程度相同!这也是萨赫勒教授与巴塞尔大学、法兰克福大学、宾夕法尼亚大学和哈佛大学合作进行深入研究的原因:他希望进一步优化所使用的蛋白质,降低它们对光照的要求。因此,生物医药公司GenSight应运而生,它进一步完善了专门治疗视网膜色素变性的绿藻疗法。该疗法的第一次临床实验于2018年10月在伦敦莫菲尔德眼科医院进行,实验结果十分振奋人心:受体病人的视觉能力已恢复。这次实验的成果将会在接下来的几天内传递至法国,并对更多法国本土患者进行救治。

[译自法国《观点》]

编辑:侯寅