hiPSC源性3D视网膜移植治疗视网膜变性疾病的临床前研究

Retinal degenerative disorder is a group of diseases involving the gradual loss or dysfunction of photoreceptors, causing irreversible blindness. Retinal transplantation replacing the lost cells has been believed to be the most promising therapies. Recently, a few of groups including us have developed technology to generate 3D retinas from hiPSC, which provide a highly convenient donor tissue source for the treatment of these diseases through retinal transplantation. However, the therapeutic efficacy and safety of hiPSC-derived 3D retina are unclear now. This proposal aims to address these key issues with advanced technologies through following approaches: 1) develop viral-free, feeder-free and xeno-free technology to establish and culture patient specific hiPSC, and induce them into 3D retinas with the aim to establish a novel clinical-grade hiPSC-derived 3D retina culture system; 2) establish an animal model with retinal degeneration, and transplant hiPSC-derived 3D retinas into its subretinal space. We hope that data and results acquired from this study could clarify the above efficacy and safety issues related to clinical application for the treatment of retinal degenerative diseases, promote the clinical translation research and personal medicine of hiPSC-derived 3D retina and finally treat the diseases.

视网膜变性疾病是一类以感光细胞变性死亡导致失明的不可逆致盲眼病。视网膜移植被认为是最具前景的治疗手段。最近，少数研究组包括我们用人诱导多能干细胞hiPSC培育出了三维立体视网膜组织（3D视网膜），此技术突破为该类疾病的视网膜移植复明治疗带来了希望。然而，hiPSC来源3D 视网膜临床应用的安全性和有效性问题有待阐明。本项目围绕hiPSC来源视网膜的临床转化关键问题进行系统研究，采用无病毒，无饲养层及Xeno-free系统构建、培养视网膜变性患者特异的hiPSC，并诱导分化为3D 视网膜组织，期望开发临床应用级别的3D视网膜培养系统, 为临床提供充足、安全的视网膜供体；构建光感受器损伤兔动物模型，进行3D视网膜片的移植实验，评价眼内移植片的安全性和有效性，为 hiPSC 来源3D视网膜移植治疗视网膜变性疾病提供依据，促进视网膜移植治疗及个体化医学治疗的开展，造福失明患者，意义重大。

视网膜变性疾病是因感光细胞变性死亡导致的致盲眼病，无有效治疗手段。人诱导多能干细胞(hiPSC)可以诱导出三维立体视网膜组织（3D视网膜），为该类疾病的复明治疗带来了希望。本项目围绕hiPSC来源视网膜的临床转化关键问题进行了系统研究，达到了预期目标，完成了研究任务，取得了一批成果，包括：优化了hiPSC向3D视网膜分化的诱导系统，建立了临床级别诱导分化体系；证明了不同体细胞包括尿液细胞来源的hiPSCs 都可以向视网膜类器官分化，并获得不同发育阶段的视网膜包括神经视网膜和RPE细胞；利用无饲养层及无病毒整合技术构建了正常人及RPE65相关LCA患者特异hiPSC，为患者自体视网膜移植治疗和研究奠定基础；采用SNP化学诱导法建立了兔及食蟹猴急性视网膜光感受器损伤动物模型，可用于基因或细胞治疗研究；首次证明hiPSC来源视网膜细胞及组织片的移植效果，在兔视网膜下腔主要向光感受器细胞分化，具有重建ONL的能力，有望为外层视网膜病变的细胞移植提供供体，但两种供体各有优缺点；证明了hiPSC来源视网膜细胞及组织片的移植是安全的，观察期内所有移植兔均幸存，无恶性肿瘤等严重并发症；获得了大动物兔眼视网膜移植手术的经验技术，为进一步移植手术奠定了技术基础，但影响移植效果的大量因素需要进一步研究；培养了一批干细胞视网膜分化及移植的技术人才，包括研究生5名，中青年研究技术人员2名，手术医师2名；成果发表SCI论文7篇，申请发明专利3项，其中PCT1项目；参加了国际及国内学术会议10次以上，扩大了影响力，部分成果已经被国际著名实验室的研究引用。本研究所获成果将推动干细胞在视网膜疾病治疗和机制研究进展，造福失明患者，意义重大。