角膜盲困扰着大量患者，许多晚期角膜内皮病变患者只能等待捐献角膜进行移植，但供体角膜长期紧缺。如今，中国工程院院士、山东第一医科大学附属眼科研究所教授谢立信团队带来新突破，通过基因治疗技术有望绕开角膜移植，直接修复受损的角膜内皮细胞。
日前，谢立信团队在角膜内皮病变基因治疗领域取得新成果。研究揭示FOXO1介导的角膜内皮功能障碍新机制，并构建高效DES-AAV-Foxo1靶向递送系统，为角膜内皮失代偿治疗开辟新路径。相关成果发表于材料与生命科学领域国际权威期刊《先进科学》。
角膜内皮功能失代偿是角膜盲的主要诱因之一。角膜内皮细胞如同角膜的“排水泵”，一旦细胞失去泵水能力，水分不断蓄积，角膜就会水肿、变浑浊，最终造成失明。现阶段，晚期患者主要依靠角膜移植复明，但高质量供体角膜资源缺口巨大，大量患者只能在等待中视力持续衰退。
基因治疗被视作极具潜力的替代方案，但长期存在两大瓶颈：缺少能够逆转核心病理损伤的分子靶点，同时缺少安全、高效的眼内基因递送载体。
为破解难题，团队依托1型糖尿病小鼠角膜内皮损伤模型，结合单细胞核转录组、单细胞染色质可及性分析技术开展系统筛选，锁定转录因子FOXO1作为角膜内皮功能障碍的核心潜在治疗靶点。借助腺相关病毒恢复该转录因子表达，能够维持线粒体-内质网偶联结构完整、稳定钙离子稳态，相当于给受损的内皮细胞按下“重启键”，恢复细胞的排水泵功能，提高角膜内皮细胞密度，减轻角膜水肿。
研究人员利用透射电镜观察细胞超微结构，来探明病变背后的微观机制。实验发现，病变角膜内皮细胞内线粒体-内质网偶联结构明显减少，钙离子转运复合体蛋白表达、线粒体钙离子水平同步下降。这说明高糖环境会破坏该结构介导的钙离子转运通道，造成钙稳态失衡，进而损伤线粒体功能与能量代谢，最终引发内皮细胞功能失常。
确认靶点后，团队着手解决基因递送效率难题。研究人员采用深共晶溶剂打造DES-AAV-Foxo1递送体系，延长腺相关病毒在眼前房停留时间，提升角膜内皮细胞转染效率。经研究团队验证，这套递送系统具备良好眼内安全性与治疗效果。
据悉，该研究为理解角膜内皮疾病的发病机制提供了全新视角。动物实验证实的内皮细胞里的“重启键”，有望让患者不再依赖角膜移植。
角膜内皮病变机制与基因递送系统示意图。山东第一医科大学附属眼科研究所供图
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来源丨中国科学报
责编丨张一诺
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