Endotelet

hornhinneendotelet utgjør det innerste laget av hornhinnen, skiller det fra det vandige humor i øyets fremre kammer (Fig. 61.1). Endotelet består av et enkeltlag (ca. 4 µ) av plateepitelceller, som kjennetegnes av det distinkte uttrykket av ionpumper Som Na + / K+ / ATPase og tight junction protein SOM ZO-1 (Tabell 61.1). Dette laget fungerer som en barriere for å opprettholde riktig hornhinnen dehydrering tilstand via en pumpe-lekkasje mekanisme .Tap Eller dysfunksjon av hornhinneendotelceller (Cec) skaper overflødig væskeoppbygging i hornhinnen, noe som resulterer i progressiv hevelse, stromal disorganisering, redusert gjennomsiktighet og nedsatt syn . De viktigste årsakene til hornhindeendoteltap og dysfunksjon er endoteldystrofi, traumer / kirurgi eller kronisk fremre uveitt. Fuchs ‘ endotelial hornhindedystrofi og medfødt arvelig endoteldystrofi er blant de vanligste hornhindedystrofiene forårsaket av genetiske mutasjoner og potensielle miljøfaktorer . En annen hyppig årsak til endoteldystrofi, pseudofakisk bulløs keratopati, er indusert av skade på endotelet under kataraktkirurgi. Diabetes og aldring er også betydelige risikofaktorer for hornhindeendoteltap.

I Motsetning til epitelceller som kan reparere ved proliferasjon, har voksne Cec begrenset proliferativ kapasitet. I stedet har endotelceller en tendens til å reparere ved å skyve mot skadeområdet og forstørrelsen av tilstøtende celler. Selv om denne mekanismen opprettholder hornhinneendotelbarrieren etter skade, reduserer den også endotelcelletetthet og endrer deres sekskantede morfologi og pumpekapasitet. Når reduksjonen i celletetthet når et område på 500-1000 celler / mm2 eller mindre, er det eneste tilgjengelige terapeutiske alternativet delvis eller fullstendig hornhinnetransplantasjon . For tiden står hornhindetransplantasjon for endoteltap for 60% av alle hornhindetransplantasjoner utført i Usa .

for å overvinne de ovenfor beskrevne hornhinnevev donormangel, har innledende innsats fokusert på isolasjon og ex vivo utvidelse av primære Cec. Den første vellykkede kulturen av menneskelig Cec ble rapportert i 1965 . Siden da har flere modifikasjoner i isolasjonsteknikker, ekstracellulære matriksubstrater og kulturmedier blitt utviklet for å overvinne cellens begrensede forplantningskapasitet og tapet AV cec-fenotypen i kultur . For eksempel, Okumura et al. undersøkte uttrykket av forskjellige lamininisoformer i hornhinnen og identifiserte laminin-511 og 521 som de dominerende lamininformene i voksen DM . Ved å bruke disse to lamininene som substrat for in vitro-kulturen av humane Cec-er, klarte de å forbedre vedlegget, overlevelsen og utvidelsen av Cec-Er betydelig . Andre grupper har forsøkt å dyrke humane Cec-Er på humane donor-avledede DMs som underlag. Fordelen med denne tilnærmingen er at den etterligner in vivo hornhinnen miljøet for å oppnå riktig CEC vedlikehold og vekst . Betydningen AV DM i å støtte cec ekspansjon ble også bekreftet av en fersk studie utført i en kanin hornhinnen endotel skade modell. Gjennom dette ble det påvist at fraværet AV DM svekket innfødt CEC-migrasjon og hornhinneregenerering .

Til tross for fordelene kompliserer bruken av stillas levering i hornhinnen, noe som krever utførlige kirurgiske prosedyrer. En mye enklere tilnærming ville være å levere Cec i cellesuspensjon. Injeksjon av celler i suspensjon ville tillate enklere produksjonsmetoder og teoretisk være mindre invasiv . Denne tilnærmingen øker imidlertid risikoen for fjerning av injiserte celler ved strømmen av vandig humor, begrenser celleoverlevelse og engraftment i hornhinnen. To metoder utviklet for å forbedre leveransen av cellesuspensjoner i hornhinneendotelet inkluderer bruk av magnetfeltstyrt levering og coinjection av celler med EN ROCKINHIBITOR. For magnetisk cellelevering er Cec-er merket med magnetiske partikler og levert til riktig sted på den bakre hornhinneoverflaten ved hjelp av en ekstern magnet . I et nylig eksempel ble CECs merket med superparamagnetiske nanopartikler og injisert i det fremre okulære kammeret av voksne kaniner med CEC-skade. På samme måte som native CEC, dannet de injiserte cellene et monolag og gjenopprettet hornhinnenes gjennomsiktighet uten bivirkninger . Alternativt, Okumura et al. brukt coinjection Av Cec med ROCK inhibitor Y27632 for å forbedre cec overlevelse og spredning. Denne tilnærmingen resulterte i bedre engraftment av cellene og økt utvinning av hornhinnen åpenhet i en kanin modell av hornhinnen skade . Disse helsemessige effektene ble bekreftet i en apemodell av hornhinneendoteldystrofi, noe som førte til initiering av humane kliniske studier. I 2018 rapporterte samme gruppe resultatene av transplantasjon Av CECs, i kombinasjon med ROCKINHIBITOR, hos 11 pasienter med bullous keratopati; mer enn 80% av de behandlede pasientene viste utvinning av hornhinnetykkelse og forbedret synsstyrke 24 uker etter behandling . Denne studien ga det første kliniske beviset på at den minimalt invasive transplantasjonen av dyrkede humane Cec kan benyttes som et nytt terapeutisk alternativ for å behandle hornhinneendotelial dysfunksjon. Samtidig reiste det spørsmål om den fremtidige utviklingen av denne tilnærmingen. Disse inkluderer behovet for å bestemme et passende donoralderområde for produksjon av transplanterbare Cec-Er av høy kvalitet, DET mekanistiske bidraget AV ROCKINHIBITOR til de kliniske resultatene, den nøyaktige doseringen av celler for å balansere effekt og sikkerhet, og utviklingen av et middel til å spore skjebnen til leverte celler etter transplantasjon . I tillegg er den begrensede tilgjengeligheten av høykvalitets Donorcecs og den begrensede kapasiteten til cellene til å utvide in vitro pause noen betydelige utfordringer for den kliniske oversettelsen av denne tilnærmingen.av denne grunn har flere grupper forsøkt å generere CEC-lignende celler fra alternative stamcellekilder, For eksempel MSCs, hudavledede celler, hornhinnestromalceller og PSCs . Disse studiene brukte vår nåværende forståelse av embryonisk utvikling Av Cec ved å isolere antatte cec-stampopulasjoner, som NCCs, fra primære celler og differensiere dem til mer modne CEC-lignende celler. For eksempel ble hornhinnestromaceller og hudavledede forløpere som inneholdt NCCs isolert og dyrket i nærvær av retinsyre og GSK 3β inhibitor (Wnt signalveiaktivator) for å indusere CEC-lignende celler. Disse cellene viste oppregulering Av Pitx2, en viktig transkripsjonsfaktor for utviklingen av det fremre øyesegmentet, samt oppregulering AV CEC-markørene Atp1a1 og Cdh2. Det er viktig at cellene viste funksjonelle egenskaper Av Cec, som pumpefunksjon. Når cellene ble transplantert ved hjelp av et kollagenark som bærer, gjenopprettet de syn i en kaninmodell av keratopati . Ved hjelp av en lignende tilnærming, Shen et al. differensierte hudavledede forløpere ved coculturing MED B4G12, en utødeliggjort human cec-linje. Innen 1 uke etter differensiering viste cellene markert uttrykk for typiske cec-markører. Transplantasjon av disse cellene resulterte i vellykket gjenoppretting av hornhinnen tykkelse og hornhinnen åpenhet i både kanin og ape modeller av hornhinnen endotel dystrofi .NCCs kan også genereres in vitro fra PSCs, og tilbyr en ubegrenset og utvidbar kilde til celler for klinisk bruk. Zhang et al. rapporterte differensiering av humane ESCs til periokulære mesenkymale forløperceller (POMPs), en subtype Av NCCs, ved transwell coculture med humane hornhinnestromalceller. Disse induserte Pompene ble dyrket i kondisjonerte medier fra linseepitelceller, og differensiering ble bekreftet ved å teste genuttrykket av typiske cec-markører som N-Cadherin, FoxC1 og PITX2. For å berike FOR CEC-lignende celler ble cellene deretter sortert og frøet på en decellularisert svin hornhinnematrise etterfulgt av vellykket transplantasjon og induksjon av hornhinnereparasjon i en kaninmodell av hornhindedystrofi .for å unngå bruk av xenogent materiale fra decellulariserte hornhinner, bruker nyere tilnærminger små molekylforbindelser og xeno-frie vekstfaktorer for å indusere cec-cellens skjebne. Flere grupper har for eksempel vist differensiering Av PSCs til NCCs etter hemming Av TGFß / SMAD-banen . Disse Nccene ble deretter dyrket i media som inneholdt PDGF-BB OG Dkk2, noe som induserte cellene til å skaffe seg sekskantet utseende og uttrykke molekylære markører AV CEC-celler . Det er viktig at cellene kan deponere kollagen som genererer en in vitro-generert DM og uttrykte hovedkomponenter i hornhindeendotelpumpefunksjonen Som Na + K + ATPasea1 . Selv om det er lovende, venter det funksjonelle aspektet av DISSE PSC-avledede CEC-lignende cellene videre etterforskning. Noen kritiske fremtidige spørsmål inkluderer evnen til DISSE PSC-avledede CEC-lignende cellene til å fungere som en lekkende barriere og opprettholde dehydreringstilstanden i hornhinnen, samt utforskning av deres in vivo terapeutiske potensial.