endotel

hornhindeendotelet udgør det inderste lag af hornhinden, der adskiller det fra den vandige humor i det forreste kammer i øjet (Fig. 61.1). 4 liter) pladeepitelceller, som er kendetegnet ved den tydelige ekspression af ionpumper, såsom Na+/K+/ATPase og tæt knudeprotein, såsom TSO-1 (tabel 61.1). Dette lag tjener som en barriere for at opretholde den korrekte hornhinde dehydrering tilstand via en pumpe-lækage mekanisme .

tab eller dysfunktion af hornhindens endotelceller (CECs) skaber overskydende væskeopbygning i hornhinden, hvilket resulterer i progressiv hævelse, stromal desorganisering, reduceret gennemsigtighed og nedsat syn . De førende årsager til hornhindeendoteltab og dysfunktion er endoteldystrofi, traume/kirurgi eller kronisk anterior uveitis. Fuchs ‘ endotel Hornhindedystrofi og medfødt arvelig endoteldystrofi er blandt de mest almindelige hornhindeendoteldystrofier forårsaget af genetiske mutationer og potentielle miljøfaktorer . En anden hyppig årsag til endoteldystrofi, pseudofakisk bulløs keratopati, induceres af skade på endotelet under kataraktkirurgi. Diabetes og aldring er også betydelige risikofaktorer for hornhindeendoteltab.

I modsætning til epitelceller, der kan reparere ved proliferation, har voksne CEC ‘ er begrænset proliferativ kapacitet. I stedet har endotelceller tendens til at reparere ved at glide mod skadeområdet og forstørrelse af tilstødende celler. Selvom denne mekanisme opretholder hornhindens endotelbarriere efter skade, reducerer den også endotelcelletætheden og ændrer deres sekskantede morfologi og pumpekapacitet. Når reduktionen i celletæthed når et interval på 500-1000 celler/mm2 eller mindre, er den eneste tilgængelige terapeutiske mulighed delvis eller fuldstændig hornhindetransplantation . I øjeblikket tegner hornhindetransplantation for endoteltab sig for 60% af alle hornhindetransplantationer udført i USA .

for at overvinde den ovenfor beskrevne mangel på hornhindevævsdonor har den indledende indsats fokuseret på isolering og eks vivo udvidelse af primære CEC ‘ er. Den første vellykkede kultur af menneskelige CEC ‘ er blev rapporteret i 1965 . Siden da er der udviklet flere modifikationer i isolationsteknikker, ekstracellulære matricesubstrater og kulturmedier for at overvinde cellernes begrænsede formeringskapacitet og tabet af CEC-fænotypen i kultur . For eksempel, Okumura et al. undersøgte ekspressionen af forskellige lamininisoformer i hornhinden og identificerede laminin-511 og 521 som de dominerende lamininformer i Voksen DM . Ved hjælp af disse to lamininer som et substrat for in vitro-kulturen af humane CEC ‘er lykkedes det dem at forbedre vedhæftningen, overlevelsen og udvidelsen af CEC’ er betydeligt . Andre grupper har forsøgt at dyrke humane CEC ‘ er på humane donorafledte DMs som substrater. Fordelen ved denne tilgang er, at den efterligner in vivo hornhindemiljøet for at opnå korrekt CEC-vedligeholdelse og vækst . Betydningen af DM til støtte for CEC-ekspansion blev også bekræftet af en nylig undersøgelse udført i en kanin hornhinde endotel skade model. Gennem dette blev det påvist, at fraværet af DM nedsat native CEC migration og hornhinde regenerering .

På trods af fordelene komplicerer brugen af stilladser levering i hornhinden, hvilket nødvendiggør udførlige kirurgiske procedurer. En meget enklere tilgang ville være at levere CEC ‘ er i cellesuspension. Injektion af celler i suspension ville muliggøre enklere fremstillingsmetoder og teoretisk være mindre invasiv . Denne fremgangsmåde øger imidlertid risikoen for fjernelse af injicerede celler ved strømmen af vandig humor, hvilket begrænser celleoverlevelse og engraftment i hornhinden. To metoder udviklet til at forbedre leveringen af cellesuspensioner i hornhindeendotelet inkluderer brugen af magnetfeltstyret levering og coinjektion af celler med en ROCKINHIBITOR. Til levering af magnetisk celle mærkes CEC ‘ er med magnetiske partikler og leveres til det passende sted på den bageste hornhindeoverflade ved hjælp af en ekstern magnet . I et nyligt eksempel blev CEC ‘ er mærket med superparamagnetiske nanopartikler og injiceret i det forreste okulære kammer hos voksne kaniner med CEC-skade. På samme måde som native CEC dannede de injicerede celler et monolag og gendannede hornhindens gennemsigtighed uden nogen bivirkninger . Alternativt, Okumura et al. brugt coinjektion af CEC ‘ er med ROCKINHIBITOREN Y27632 for at forbedre CEC-overlevelse og proliferation. Denne tilgang resulterede i bedre engraftment af cellerne og forbedret genopretning af hornhindens gennemsigtighed i en kaninmodel af hornhindeskade . Disse gavnlige virkninger blev bekræftet i en abemodel af hornhindeendoteldystrofi , hvilket førte til initiering af humane kliniske studier. I 2018 rapporterede den samme gruppe resultaterne af transplantation af CECs i kombination med ROCKINHIBITOR hos 11 patienter med bulløs keratopati; mere end 80% af de behandlede patienter viste genopretning af hornhindetykkelse og forbedret synsstyrke 24 uger efter behandling . Denne undersøgelse gav det første kliniske bevis for, at den minimalt invasive transplantation af dyrkede humane CEC ‘ er kan anvendes som en ny terapeutisk mulighed til behandling af hornhindeendotel dysfunktion. Samtidig rejste det spørgsmål vedrørende den fremtidige udvikling af denne tilgang. Disse inkluderer behovet for at bestemme et passende donoraldersinterval til produktion af transplantable CEC ‘ er af høj kvalitet, det mekanistiske bidrag fra ROCKINHIBITOR til de kliniske resultater, den nøjagtige dosering af celler for at afbalancere effektivitet og sikkerhed, og udvikling af et middel til at spore skæbnen for leverede celler efter transplantation . Derudover sætter den begrænsede tilgængelighed af donor CEC ‘ er af høj kvalitet og cellernes begrænsede kapacitet til at ekspandere in vitro nogle væsentlige udfordringer for den kliniske oversættelse af denne tilgang på pause.

af denne grund har flere grupper forsøgt at generere CEC-lignende celler fra alternative stamcellekilder, såsom MSC ‘er, hudafledte celler, hornhindestromaceller og PSC’ er . Disse undersøgelser anvendte vores nuværende forståelse af embryonal udvikling af CEC ‘er ved at isolere formodede CEC-stamfaderpopulationer, såsom NCC’ er, fra primære celler og differentiere dem til mere modne CEC-lignende celler. For eksempel blev hornhindestroma-celler og hudafledte prækursorer indeholdende NCC ‘ er isoleret og dyrket i nærvær af retinsyre og GSK 3-cholin-hæmmer (aktivator for signalvej) for at inducere CEC-lignende celler. Disse celler viste opregulering af Pith2, en vigtig transkriptionsfaktor for udviklingen af det forreste øjesegment, såvel som opregulering af CEC-markørerne Atp1a1 og Cdh2. Det er vigtigt, at cellerne udviste funktionelle egenskaber ved CEC ‘ er, såsom pumpefunktion. Når cellerne blev transplanteret ved hjælp af et kollagenark som bærer, gendannede de synet i en kaninmodel af keratopati . Ved hjælp af en lignende tilgang, Shen et al. differentierede hudafledte forstadier ved at dyrke med B4G12, en udødeliggjort human CEC-linje. Inden for 1 uge efter differentiering udviste cellerne markant ekspression af typiske CEC-markører. Transplantation af disse celler resulterede i en vellykket genopretning af hornhindetykkelse og hornhindegennemsigtighed i både kanin-og abemodeller af hornhindeendoteldystrofi .

NCC ‘er kan også genereres in vitro fra PSC’ er, der tilbyder en ubegrænset og udvidelig kilde til celler til klinisk anvendelse. Jang et al. det er en af de mest almindelige årsager til, at en person er i stand til at blive smittet af en person, der er i stand til at blive smittet af en person, der er i stand til at blive smittet af en person, der er i stand til at blive smittet af en person, der er i stand til at blive smittet af en person, der er i stand til at blive smittet. Disse inducerede pomp ‘ er blev dyrket i konditionerede medier fra linseepitelceller, og differentiering blev bekræftet ved at teste genekspression af typiske CEC-markører, såsom N-Cadherin, Ræv1og PITKS2. For at berige for CEC-lignende celler blev cellerne derefter sorteret og podet på en decellulariseret porcin hornhindematrice efterfulgt af vellykket transplantation og induktion af hornhindereparation til en kaninmodel af hornhindedystrofi .

for at undgå brugen af fremmedartet materiale fra decellulariserede hornhinder anvender nylige tilgange små molekylforbindelser og kseno-fri vækstfaktorer for at inducere CEC-cellens skæbne. Flere grupper har for eksempel vist differentiering af PSC ‘er til NCC’ er efter inhiberingen af TGF-Krust/SMAD-vejen . Disse NCC ‘ er blev derefter dyrket i medier indeholdende PDGF-BB og Dkk2, hvilket inducerede cellerne til at erhverve det sekskantede udseende og udtrykke molekylære markører af CEC-celler . Det er vigtigt, at cellerne kan deponere kollagen, der genererer en in vitro-genereret DM og udtrykte hovedkomponenter i hornhindens endotelpumpefunktion, såsom Na+K+atpasea1 . Selvom det er lovende, afventer det funktionelle aspekt af disse PSC-afledte CEC-lignende celler yderligere undersøgelse. Nogle kritiske fremtidige spørgsmål inkluderer disse PSC-afledte CEC-lignende cellers evne til at fungere som en utæt barriere og opretholde dehydreringstilstanden i hornhinden samt udforskningen af deres in vivo terapeutiske potentiale.