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张红团队致力干细胞组织工程角膜研究受世界瞩目
发布来源:新闻办 发布时间:2019-05-10 15:13:44 点击数:2681

在前沿期刊发表论文 登上国际讲坛报告最新科研成果

——张红团队致力干细胞组织工程角膜研究受世界瞩目




通过将角膜的细胞诱导成多潜能干细胞,再分化为角膜内皮细胞,进而构建组织工程角膜内皮,用于各种角膜内皮盲、角膜盲患者的角膜移植和治疗,可望从源头解决角膜供体来源不足的限制,使数量庞大的角膜盲患者重见光明。今年“五一”前夕,澳大利亚墨尔本大学首席科学家、中华医学会眼科学分会青委会副主委、中华医学会眼科学分会角膜病学组委员、黑龙江省医学会眼科分会角膜学组组长、哈尔滨医科大学附属第一医院眼科医院党支部书记、教研室副主任兼一病房主任张红教授,参加了在加拿大温哥华举办的一年一度的国际盛会——视觉与眼科研究协会年会,并应邀报告了《人角膜基质细胞诱导生成iPS细胞》的学术成果。此次交流为干细胞组织工程角膜的国际合作奠定了坚实基础,同时也显著提升了哈医大一院眼科的世界影响力。与此同时,张红团队围绕组织工程角膜的最新科研进展,还被近期出版的国际前沿期刊《干细胞研究》所刊登。

据专家介绍,角膜位于眼的最前部,是一片圆形透明的无血管结缔组织,与巩膜相连形成眼的最外层结构,是眼部最重要的屈光间质。其作用是将物体的光折射于眼后段的视网膜,形成清晰图像。任何角膜病变均会使角膜的透明性、形状、完整性发生变化,引起视力下降。角膜同时还是眼睛的主要保护屏障,用来抵抗感染、以及机械损害等对眼内部结构的损伤。当受到不同程度的伤害时,角膜会首先受累,继而引发混浊、破裂或感染,直接导致视力严重损害。此时角膜失去透明性,变得混浊,而眼球内部结构正常,这种情况被称为角膜盲。

统计数字显示,继白内障、青光眼、黄斑变性之外的第四大眼盲--角膜盲目前已占全世界眼盲病患的5.1%。临床上,角膜盲的主要病因是眼外伤和角膜溃疡,每年因此而新增150万-200万的单眼盲病例。作为眼科棘手难症,角膜盲现阶段最主要的治疗方法是角膜移植术。角膜移植就是以透明的健康角膜代替混浊病变的角膜,其手术重点是需要获取人类供体提供的健康角膜组织,然而我国供体来源奇缺,获得非常困难,绝大多数的角膜病患者只能在黑暗中等待,以致错过了最佳治疗时机。同时,尽管全层角膜移植术已经成为大多数角膜疾病的治疗手段,但有发生并发症的危险,如爆发性眼内出血、免疫介导的排斥反应、应用激素类抗排斥药物引起继发性青光眼等。角膜分为5层结构,往往发生病变时不是所有结构都累及。因此,如何寻求一种理想的疗法,既能替换受损的角膜层,又能保留自身健康的角膜部分,以减少术中及术后的不良反应,一直被研究人员所艰辛探求;并且研制更适合角膜移植的材料,来避免或减少现今所遇到的供体缺乏和排斥的问题,也被视为学术界的最重要课题。

有着国际视野和独特科研视角的张红教授,25年来始终致力于角膜疾病发病机制及临床诊疗的潜心探索,尤其在角膜移植手术方面颇有建树。张红团队通过新型成像设备在活体开展无创检查,深入观察患者角膜疾病组织结构的微观改变及病理生理的演变过程,在此基础上解决疑难角膜病的防治工作。同时,在手术方式上大胆创新,在东三省率先开展将角膜按解剖结构进行分解,实现了一片角膜多位病人使用的创举。这样的手术难度极大,最薄的角膜内皮层只有约二十微米的厚度,薄如蝉翼,吹弹可破,黑龙江省内也只有张红团队能够开展。迄今为止,已有300多位角膜盲的患者受益于此术式,并重返光明之旅。实践结果证实,这一手术方式大大降低了排斥率,有效破解了角膜供体匮乏的难题。

在基础研究上,张教授带领团队坚持在组织工程角膜领域辛勤耕耘。组织工程角膜最重要的就是载体和细胞。张红教授在澳大利亚做首席科学家期间,与墨尔本大学材料学系的乔教授合作研制了PHD膜,其生物亲和性强,可自行降解,是组织工程角膜的最佳载体和支架。在种子细胞的选择上,团队反复考察,最终将研究目光锁定在具有分化功能的干细胞上。这其中,胚胎干细胞为经典干细胞,分化性能良好,但受伦理学限制,且有较强的排斥性。因此团队着手采用2012年获得诺贝尔奖的诱导多潜能干细胞技术,借助人眼角膜基质作为体细胞,诱导成干细胞,再分化为眼睛的其他细胞。团队用角膜移植术后剩余的人角膜缘组织进行原代培养,培养出人类的角膜基质细胞。相比于细胞系,原代培养的细胞其形态及功能都更接近人类体内细胞。

在此工作基础上,科研团队利用细胞转染技术,将人角膜基质细胞基因重编程,使其成为具有无限分化能力的干细胞,实现了获取途径容易、诱导方法规范化、不受供体限制的目的。在接下来的实验中,张红等人根据角膜内皮细胞的发育规律,成功地将多潜能干细胞诱导为神经嵴细胞,而从神经嵴细胞向角膜内皮细胞的诱导分化正在进一步探索中。此项研究前景广阔,有望通过组织工程构建的角膜替代病变的角膜组织,从真正意义上冲破角膜供体奇缺的“瓶颈”,大批量地用于各种角膜内皮盲、角膜盲病例的临床角膜移植和治疗,彻底解除因患者失明而给家庭带来的精神压力和生活成本,更有利于减轻由此而给国家和政府造成的巨大经济负担。

2015年,张红教授放弃了国际顶尖的澳大利亚眼科研究中心的高薪诚聘和挽留,毅然回到祖国,带回了国际最先进的手术技术及科研成果。4年来,张红团队在东三省率先开展了国际先进的角膜内皮移植、角膜深板层移植等手术,大大提高了患者的术后视力、降低了手术风险,以及术后排斥率和并发症,为东北地区的角膜盲病人群体带来了福音。同时因角膜移植受限于供体的数量,张红教授作为黑龙江省唯一能做成分移植技术的专家,成功地将一个角膜分配给多个病人,为更多的角膜盲患者带来了光明。(衣晓峰 张新浩)

新闻链接一:享誉全球的视觉与眼科研究协会

视觉与眼科研究协会成立于1928年,是世界上最大和最受尊敬的视觉和眼科研究组织,会员包括来自世界75个国家的近12000名研究人员。协会的使命是推动在世界范围内进行研究了解视觉系统预防、治疗和治愈相关疾病;同时鼓励和协助眼科及视觉科学的研究、培训、出版以及知识共享。

2019年视觉与眼科研究协会年会于今年4月底在加拿大温哥华市举行,来自全球75个国家的11000余名基础和临床研究人员与会,其中45%的与会者来自美国境外。作为我国最先将诱导多潜能干细胞应用于组织工程角膜研究的团队,且科研成果国际领先,张红教授因此受邀参会,并在大会主会场做了《人角膜基质细胞诱导生成iPS细胞》专题报告。



新闻链接二:优秀海归学者张红教授简介

张红,医学博士,博士后,主任医师,教授,博士生导师;澳大利亚墨尔本大学荣誉教授,首席研究员;龙江学者特聘教授,龙江名医,最美眼科医生,黑龙江省后备人才,黑龙江省杰出青年,黑龙江省高校长江后备学者,黑龙江省高校新世纪人才;哈尔滨医科大学附属第一医院眼科医院党支部书记,教研室副主任,眼科一病房主任,黑龙江省眼库主任,哈尔滨医科大学中俄医学研究中心眼科研究所副所长。

目前兼任中华医学会眼科学分会青年委员会副主任委员、中华医学会眼科学分会角膜病学组委员、黑龙江省医学会眼科分会副主委、中国医疗保健国际交流促进会眼科学分会副秘书长、中国医药教育协会智能医学专业委员会智能眼科学组常委,国家科技信息资源综合利用与公共服务中心特聘专家、中俄医学联盟眼科学术委员会副主委、中俄医学联盟眼科青年学术委员会主任委员、亚洲干眼协会会员、首都医科大学学术委员会委员、黑龙江省医师协会眼科分会副主委、黑龙江省医学会眼科分会角膜学组组长、黑龙江省医学会眼科分会青年委员会副主委及多个国内外知名杂志的编委和审稿者等30多个社会职务。

1994年以第一名的成绩毕业以来,一直留校工作于哈尔滨医科大学附属第一医院眼科医院。分别于1999及2004年以第一名的优异成绩考取哈尔滨医科大学眼科硕士及博士研究生,并摘获英国皇家医学会最高奖学金,师从欧洲白内障协会会长George Duncan教授,回国后师从杨宝峰院士,获得博士后工作经历。后赴澳大利亚继续深造,由于其优异的表现被聘为墨尔本大学首席科学家、荣誉教授称号,并得到澳大利亚国家卫生和医学研究理事会基金支持。主要从事角膜病、白内障及干眼的诊治及发病机制的研究,眼部新生血管性疾病发病机理与治疗的研究。

在从事角膜病及眼表疾病临床与基础研究的25年里,在眼表及角膜病的诊治、角膜移植和眼表重建手术、眼科新型成像设备等方面有较深的造诣。侧重干细胞及组织工程角膜、角膜移植排斥反应的发生机制和治疗及眼部新生血管性疾病发病机理与治疗的研究工作。先后承担国自然基金4项,澳大利亚国家卫生和医学研究理事会基金3项,省部级基金30余项,以第一作者或通讯作者发表SCI论著28篇,受邀为担任中华眼科杂志、中华实验眼科杂志评审专家,担任普通高等教育“十一五”国家级规划教材眼科学第二版、卫生部医学视听教材《复杂性白内障手术治疗》、研究生规划教材(十二五规划)、眼科高级职称考试辅导资料、眼科高级职称考试习题集、中国高等教育学会医学教育专业委员会规划教材“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材《眼科学》第四版、住院医师规范化培训急症处理手册等14本专著的编委,多次受邀在国际性会议上进行专题演讲,并在全国及省级以上学术会议演讲百余次。