中山眼科中心王智崇：中国有望率先实现仿生角膜材料的功能化和产品化 | 孵动力访谈

日前,广东博与再生医学有限公司和中山大学联合主办,广州新诚生物科技有限公司承办的国家重点研发计划“角膜再生性材料制备暨有序组装关键技术与产品研发”项目启动会暨进展汇报,在广州国际生物岛成功举办。

会议期间,该项目首席科学家、中山大学中山眼科中心教授、主任医师王智崇接受了采访,孵动力特整理如下,以飨各位。

▲ 王智崇:中山大学中山眼科中心教授、主任医师

人工制作角膜为角膜盲患者复明提供了可能

Q1:王教授,我国目前角膜病患者数量和发病率是怎样的,主要的发病人群有哪些?目前角膜移植的现状是什么?

A1:角膜盲是居世界第二位的致盲性眼病,我国角膜盲患者约300 万,每年新增角膜盲≥ 10万,其中,青壮占70%、儿童占15%,他们不但失去劳动能力,而且往往需要家人照顾,导致这些家庭因病返贫,甚至失和。角膜移植是唯一治愈手段,由于角膜匮乏,我国每年实施角膜移植≤ 1万眼。

Q2:人造角膜有哪几种?临床应用如何?

A2:人造角膜分为人工角膜和生物角膜。人工角膜由合成材料制成,光学性能良好,因不能与组织愈合,常导致房水渗漏、植入物脱出等;Boston KPro等产品光学性能优良,但很难与组织愈合。Chirila 与娄峡等采用pHEMA,研发了一体式 AlphaCor,解决了此问题,成为新型的人工角膜,但是无论是波士顿人工角膜还是AlphaCor人工角膜,均为高分子材料制成。2014 年美国 NIH调研后指出,人工角膜无生物活性,晚期并发症多,仅可作为常规角膜移植失败的双眼角膜盲患者的最后选择。

Q3:生物角膜的研究进展如何?优劣势有哪些?

A3:目前的生物角膜多由天然脱细胞基质制成,组织相容性好,易与人体愈合,由于其实质为胶原蛋白,仍具有免疫原性,酶消化等处理降低了角膜透明度,1999 年 Griffiths 等用胶原制作了角膜等价物,开始了角膜组织工程的新元,同年,我们参与我国第一个干细胞与组织工程 973 项目,开始“人工生物角膜的实验研究(G1999054309-6)”。

欧盟2004年8月宣布组织9个国家的14个研究团队合作实施角膜工程计划,但至今没有广泛应用于临床,近年研究报道的胶原、壳聚糖等角膜材料在体外可获得≥90%透光率,但植入后不能维持长期透明,且力学强度不及正常角膜 1/10,与自然角膜相距甚远。

Q4:我国生物型人工角膜产品研究进展如何?

A4:我国在研发生物型人工角膜产品方面走在世界前列,由金岩教授、张勇杰教授团队开发的艾欣瞳是国际第一个生物型角膜产品,2015 年完成国家注册。由于此类产品的本质是异种角膜胶原蛋白,免疫原性高于同种异体角膜基质,不适于治疗高危角膜植床患者。特别是这类生物角膜没有细胞,不是真正意义的生物角膜,仅仅可用于角膜基质缺损修补,更由于通过酶化学方法脱细胞,因此,部分患者术后出现移植的角膜融解和排斥反应,更重要的是透明度有限,不能获得预期视力,于是,研发了免疫原性更低、透明度更高的新产品。

中国有望率先实现仿生角膜材料的功能化和产品化

Q5:“角膜再生性材料制备暨有序组装关键技术与产品研发”国家重点研发计划项目优势有哪些?前景如何?

A5:本项目将优化目前的脱细胞角膜基质工艺,采用高静压、超临界CO2等物理方法实现角膜基质的脱细胞制备过程,降低免疫原性,避免目前酶化学脱细胞的不足,我们知道,组织再生和长期存活必须有细胞参与,而这两类人工角膜均不含细胞。

本项目将建立生物相容性理想的新型高仿生去上皮层修饰羊膜、两种厚度脱细胞猪角膜后板层为支架,构建具有高密度细胞的角膜上皮、内皮片。本项目首次提出结合脱细胞角膜基质良好的生物活性和 pHEMA 优良的光学性能,制备具有屈光度的复合型全结构人工角膜,若实施将推动我国实现仿生角膜材料的功能化和产品化。

Q6:您能简单介绍下组成“角膜再生性材料制备暨有序组装关键技术与产品研发”项目团队的情况吗?

A6:本项目集中了我国从事组织工程生物角膜、生物医用材料和3D打印领域的优势力量,包括三所大学和三家公司(3 个国家/教育部重点实验室、4 个工程中心)。

本项目组成员是一群经过多年合作、志同道合、知识互补的研究伙伴,具有多学科(含化学、材料学、加工、机械、力学、生物学及眼科临床)的研究背景,同时还有专门的企业生产、产品转化和管理人才,为项目的实施提供了强有力的支撑。

项目成员所在的团队是国内该领域最强的研究和产品开发团队,优势互补,各单位多年来紧紧围绕角膜材料与加工技术、角膜细胞体外培养和组织工程角膜、角膜疾病临床治疗等相关领域开展研究,取得了一系列成果和技术储备,在国际上该领域形成了鲜明的特色,从材料合成与制备到细胞体外扩增培养、临床试验和产品注册申报,都积累了丰富的经验。尤其是与本研究相关的各种现代研究技术在本课题组团队均已有不同程度的认识和掌握,具有良好的前期工作基础。团队成员优势互补、强强联合。

Q7:“角膜再生性材料制备暨有序组装关键技术与产品研发”项目有哪些核心技术呢?

A7:本项目组已经申请了具有自主知识产权和国内外发明专利 131 项,授权专利 72 项,充分覆盖了人工角膜的全产业链。其中的核心技术包括:角膜免疫修饰技术,目前国内外唯一非转基因、非诱导分化人角膜上皮、内皮和基质细胞系,纯物理脱细胞方法,离心速构技术,高密度内皮化技术,定向冻干膨化技术,胚胎干细胞微环境培养系统,相关手术辅助器械等。