眼底疾病是指發生在玻璃體、視網膜、脈絡膜以及視神經的炎癥、滲出、增生等一系列病理生理變化的眼科疾病。由于其高致病率、高致盲率,這一類疾病也得到了衛生醫療領域的重視。隨著近年來對其病因、解剖及病理機制研究的不斷深入,臨床醫生也獲得了相較過去更為豐富的治療手段,眼底疾病內科治療也取得了許多階段性進展,但由于其疾病譜繁多,病理機制復雜,我們還需要進一步深入研究,探索更多、更有效的治療手段,提升眼底疾病的臨床診療效果。
引用本文: 張明, 張藝騰. 關注眼底疾病內科治療研究進展,進一步提升眼底疾病的診療水平. 中華眼底病雜志, 2023, 39(6): 438-443. doi: 10.3760/cma.j.cn511434-20230402-00154 復制
據統計,2020年全球約有10億人患有可治療的視力障礙或失明,而眼底疾病患者是這一數字中的重要組成部分,因此如何治療和控制眼底疾病是眼科醫生所面臨的一大挑戰。隨著科學家對眼底疾病病因病理機制研究的不斷深入,眼底疾病的內科治療已經不單單局限于傳統藥物治療,包括生物藥物、基因治療以及干細胞移植等多種治療方法也逐漸走向臨床應用,為眼底疾病的治療帶來了廣闊的前景。
1 藥物治療
1.1 傳統給藥途徑
目前眼科常用的傳統給藥途徑主要包括全身用藥、結膜囊內給藥以及眼周注射,常用的藥物包括皮質類固醇類、非甾體抗炎藥、抗生素、抗病毒藥物等。由于眼解剖屏障的存在,結膜囊內給藥難以透過角鞏膜,全身用藥也難以透過血眼屏障到達眼底,導致了傳統給藥方式對于眼底疾病的生物利用度偏低,如結膜囊內給藥方式的生物利用度只有約1%~7%。雖然傳統給藥途徑對于眼底疾病的治療還存在許多局限,但由于其安全、便捷、經濟性等諸多優勢,傳統給藥途徑依然是臨床上常用的給藥方式之一。
1.2 玻璃體腔內注射
玻璃體腔內注射是指經睫狀體平坦部,直接將藥物注入玻璃體腔內的一種治療方式,可以繞過眼解剖屏障,提高藥物的生物利用度,同時降低藥物的全身副作用,其常見不良反應包括注射部位疼痛、結膜下出血以及眼壓暫時升高。根據針對的疾病譜不同,常用于玻璃體腔內注射的藥物主要有生物藥物類、皮質類固醇類、抗生素類、抗腫瘤類等。
1.2.1 生物藥物類
隨著生物技術的不斷進步,越來越多的生物藥物得以進入臨床,其具有治療效果顯著、靶向性好等諸多優勢,眼科常用的生物藥物包括抗血管內皮生長因子(VEGF)類、雙特異性抗體類、酪氨酸激酶抑制劑(TKI)以及補體抑制劑等。
VEGF主要來源于視網膜色素上皮(RPE)細胞、星形膠質細胞、Müller細胞、內皮細胞和神經節細胞[1],是刺激內皮細胞增生、遷移和血管形成的重要信號分子,它對血管的發育至關重要。在病理條件下,缺氧和氧化應激導致VEGF表達上調,VEGF的高表達可以刺激眼底新生血管產生以及滲出性病變的增加,這一系列病理改變是許多滲出性以及新生血管性眼底疾病發病過程中的關鍵環節[2]。針對這一病理過程,目前已開發多種抗VEGF藥物,其中雷珠單抗、阿柏西普、康柏西普已經在臨床中得到了廣泛運用,其有效性及安全性也得到了大量研究證實[3-6]。由于目前常用的抗VEGF藥物需要頻繁的進行玻璃體腔注射,患者依從性較差,并發癥風險也會隨之升高,因此也研究了多種新藥物或緩釋系統延長給藥間隔。布魯珠單抗是一種相對分子質量26×103的人源化單鏈抗體片段,與所有的VEGF亞型均具有高親和力,并且分子量遠小于雷珠單抗(相對分子質量48×103)和阿柏西普(相對分子質量約115×103),因此允許其用更高的摩爾劑量進行治療,從而能將給藥間隔延長到3個月[7]。在其Ⅲ期臨床試驗中,布魯珠單抗3 mg和6 mg給藥方案相比阿柏西普2 mg給藥方案的中央視網膜厚度(CST)減少更明顯,并且表現出不劣于阿柏西普的最佳矯正視力(BCVA)獲益[7]。Abicipar pegol是一種設計錨蛋白重復序列蛋白(DARPin),也具有相對較低的相對分子質量(34×103)和對VEGF-A亞型的高親和力(約為雷珠單抗的90倍)[8],但由于其發生眼內炎的風險高達15%[9],因此目前還未能取得美國食品藥品管理局(FDA)許可進入臨床使用。除了新型藥物,同時也研究了藥物緩釋系統以延長給藥間隔,一種是通過納米材料包裹、封裝抗VEGF分子,使之在玻璃體腔內緩慢釋放,常見的納米材料包括聚合納米顆粒、脂質體、樹枝狀聚合物等[10];另一種是在鞏膜或結膜下植入不可降解的持續遞送系統,通過該系統向玻璃體腔內持續、可控的釋放抗VEGF分子,該思路的代表是雷珠單抗的端口輸送系統,目前該系統正在進行Ⅲ期臨床試驗[11],其安全性與可靠性還有待進一步證實。
血管生成素(Ang)是調節視網膜血管穩定的關鍵分子,在生理條件下,Ang-1介導視網膜血管內皮細胞的存活和細胞連接完整性,而Ang-2的上調則競爭性抑制Ang-1的保護作用,同時還可以介導血管周細胞的凋亡與白細胞的粘附,Ang-2的上調也是黃斑水腫發病過程中的關鍵環節,與VEGF起到了協同作用[12]。雙特異性抗體是近年來備受關注的一種新型生物藥物,其可以同時結合兩種靶標,還能提高生物藥物的靶向性[13]。法瑞西單抗是第一種專門設計用于眼內使用的雙特異性抗體,已被FDA批準用于滲出型老年性黃斑變性(AMD)和糖尿病黃斑水腫(DME)的治療,其抗原結合片段能結合并抑制Ang-2和VEGF-A,能增強血管穩定性,帶來更持久的療效。在臨床試驗中,法瑞西單抗表現出不劣于阿柏西普的BCVA獲益,同時對CST的解剖學改善優于阿柏西普。此外,該試驗中法瑞西單抗個性化給藥組超過70%的患者給藥間隔超過12周[12],提示法瑞西單抗有極大的潛力進一步延長給藥間隔。
TKI具有抑制VEGF和血小板衍生生長因子(PDGF)受體信號通路的能力,因此TKI具有潛在的抗血管生成作用,目前已有多種TKI正在研究用于治療眼底疾病的可行性。阿昔替尼是一種可以靶向抑制VEGF和PDGF-B受體信號通路的藥物,在體外試驗中表現出抗血管生成活性[14],目前正在進行Ⅰ期臨床試驗的患者招募。TKI作為一種治療眼底新生血管性疾病的新靶點,其有效性及安全性還有待臨床試驗驗證。
補體通路在萎縮型AMD中發揮重要作用,在玻璃膜疣中可以檢測到C3、C5b-9、補體因子B和補體因子H的高表達[15],而在患者血漿中也能檢測到C3a、C3d和C5a等補體因子水平的升高[16],因此補體通路是抑制萎縮型AMD患者病情進展的重要靶點。Pegcetacoplan是一種C3補體抑制劑,也是目前FDA唯一批準可用于治療AMD引起的地圖樣萎縮(GA)的藥物。其可以延緩GA的進展速度,延緩光感受器和RPE的損傷,但其對視覺功能無顯著改善作用。Avacincaptad pegol(ACP)是一種新型C5補體抑制劑,可以減少炎癥相關的RPE損傷,從而抑制萎縮型AMD病情進展。在最近完成的Ⅲ期臨床試驗中,ACP的2 mg及4 mg試驗組與對照組相比,GA的進展速度變慢了28.1%及30.0%,并且表現出良好的安全性[17],有望在未來萎縮型AMD治療中發揮重要作用。
1.2.2 皮質類固醇類
皮質類固醇是一類具有17個核心碳原子的有機物,其主要通過抑制炎癥及免疫基因的轉錄,從而抑制花生四烯酸以及其后的類二十烷酸(前列腺素、血栓素以及白三烯)的釋放,抑制促炎因子的產生,同時也減少VEGF分子的合成,達到抑制新生血管生成、改善視網膜血管內皮緊密連接的活性、減少滲出性病變的作用[18-19]。相比抗VEGF藥物,皮質類固醇類更容易誘發高眼壓以及白內障形成,因此通常作為抗VEGF藥物的二線治療,也可以用于非感染性葡萄膜炎的控制。眼底疾病中常用的皮質類固醇類藥物包括曲安奈德(TA)、地塞米松玻璃體內植入物以及氟輕松丙酮植入物(FA)等[20]。
TA是一種低水溶性懸浮液,其抗炎效力約為可的松的7.5倍[21],其在注射入玻璃體后緩慢溶解,只有溶解的游離TA才能發揮作用。由于抗VEGF藥物的廣泛使用,以及效力更強的皮質類固醇類藥物出現,目前TA已經較少單獨用于眼底疾病的治療,主要用于復雜玻璃體切割手術中進行玻璃體染色以及聯合其他藥物治療眼底疾病。
地塞米松的抗炎效力相較TA更強,約為可的松的25倍[22],但由于其水溶性較強,其在玻璃體腔內的半衰期僅為5.5 h[23],因此研發了可緩慢釋放的地塞米松玻璃體內植入劑(DEX),延長地塞米松的作用時間。DEX是目前臨床中最常用的地塞米松玻璃體腔內植入物,其內含有0.7 mg地塞米松,可以在6個月內持續釋放地塞米松。AR-1105是一種基于非浸潤模板微印制技術制成的新型地塞米松玻璃體腔內植入物,其旨在以更低的地塞米松劑量(0.34 mg)達到更長的藥物持續時間,一項Ⅱ期臨床試驗已經初步證實了AR-1105的有效性及可靠性[24]。
FA是一種人工合成類固醇激素,其抗炎效力與地塞米松相當[25],而其在水中的溶解度相較TA更低,因此可以在玻璃體腔內緩慢釋放氟輕松分子,達到更長的作用時間,并且全身吸收更少,目前已經開發了包括lluvien、Yutiq、Retisert等多種FA,用于治療非感染性葡萄膜炎等疾病。
1.2.3 其他藥物
除上述玻璃體腔內注射藥物外,還有多種類型藥物正在臨床中得到廣泛運用。抗生素、抗真菌以及抗病毒類藥物主要用于治療感染性眼內炎,可根據病原菌培養及藥物敏感試驗結果合理選擇用藥,臨床上通常聯合全身用藥。抗腫瘤藥物主要用于眼內腫瘤的化學藥物治療或在增生性玻璃體視網膜病變中抑制細胞的增生以及附著,常見的抗腫瘤藥物包括利妥昔單抗、柔紅霉素、甲氨蝶呤等[26]。
1.3 其他眼內給藥途徑
雖然近年來玻璃體腔內給藥途徑得到廣泛運用,但由于其可能帶來出血、感染以及眼壓升高等并發癥,因此也研究了結膜下、視網膜下和脈絡膜上腔給藥途徑的可行性。結膜下給藥途徑發生眼內炎、視網膜脫離以及眼壓升高的概率較玻璃體腔內注射更低,但其大部分藥物經結膜豐富的淋巴系統進入了體循環,生物利用度較低,目前被認為臨床價值較低。視網膜下注射直接將藥物注入RPE層與光感受器層之間,避免了藥物在玻璃體腔內的清除,進一步提高了藥物的生物利用度,但其需要在顯微手術條件下進行操作,因此成本較高[27]。脈絡膜上腔給藥可以繞過內界膜屏障和血視網膜外屏障,提高藥物在視網膜及脈絡膜的生物利用度,并且減少了白內障及眼壓升高等副作用的可能性,但由于其還可能導致出血和脈絡膜脫離的風險,因此還需要進一步優化其注射技術以提高安全性。由于其獨特優勢,目前也有多種用于脈絡膜上腔注射的藥物正在進行臨床試驗,例如用于治療滲出型AMD的CLS-AX正在進行Ⅱ期臨床試驗,表現出良好的療效及安全性,并且具有極大的潛力將給藥間隔延長至6個月。
2 激光治療
激光治療在眼科中的應用可追溯至上世紀60年代,其憑借著非侵入性、高空間定位精確度等優勢在眼底疾病的治療中仍占有重要地位,并且隨著技術的不斷進步,目前激光治療已經發展出了多種治療方案用于不同的臨床場景。激光光凝主要用于治療糖尿病視網膜病變、視網膜靜脈阻塞、視網膜裂孔等疾病,其主要是將激光能量聚焦在眼底,破壞視網膜外層結構,尤其是耗氧量高的光感受器,從而降低視網膜耗氧量,同時還能減少VEGF的產生。而作為一種損毀性治療,激光光凝也可能引起視野缺損、暗視力下降、滲出性視網膜脫離等不良反應。經瞳孔溫熱療法(TTT)是一種低視網膜輻照強度、大光斑尺寸、長脈沖(810 nm)紅外激光光凝方案,它通過紅外輻射作為熱源將眼底溫度提高到45~65°C,此溫度下會產生不可逆的細胞毒性作用,從而破壞眼底異常組織。與激光光凝治療相比,TTT對于周圍正常組織的傷害更小[28],但仍存在出現視網膜血管阻塞、視網膜出血、視網膜脫離、視網膜新生血管形成等嚴重并發癥的可能。光動力療法(PDT)是利用特定波長的激光激活光敏劑,經光敏劑將激光能量傳導至周圍的氧,從而產生活性氧,造成選擇性組織損傷。PDT可應用于脈絡膜新生血管、中心性漿液性脈絡膜視網膜病變等滲出性病變,也可以應用于脈絡膜黑色素瘤、視網膜母細胞瘤等腫瘤性疾病中。
傳統觀點認為,視網膜激光光凝的治療效果是由視網膜燒傷所介導的,因此通常是以可視的視網膜光凝斑作為治療終點。但一項早期研究發現,盡管沒有可視的視網膜瘢痕或損傷,視網膜激光光凝仍能對增生型糖尿病視網膜病變和黃斑水腫產生治療效果[29]。這表明除了損傷性激光光凝外,閾值下微脈沖激光也具有對視網膜病變的治療能力。近期一項研究也證實了閾值下微脈沖激光對于黃斑水腫患者的治療效果[30]。對于這一效應的生物學機制研究尚不清楚,一種可能的假設是閾值下微脈沖激光誘導了RPE中熱休克蛋白(Hsp)的上調,Hsp能減少視網膜滲出并降低脈絡膜通透性[31];而另一種假設是閾值下微脈沖激光導致了血管生成因子(如VEGF-A、轉化生長因子-β和堿性成纖維細胞生長因子)的下調與抗血管生成因子(如色素上皮衍生因子)的上調[32]。閾值下微脈沖激光在各種視網膜病變的治療中已經顯現出巨大的潛力,在治療DME等疾病時的療效不劣于局灶性光凝,并表現出良好的耐受性和安全性,但目前還缺乏大型前瞻性臨床試驗對其療效及可能的慢性并發癥進一步深入研究。
3 放射治療
放射治療是使用電離輻射照射腫瘤組織,以達到殺滅腫瘤組織同時盡可能保留視力的目的,通常根據輻射源距離腫瘤組織的距離分為外放射療法(EBRT)和近距離(鞏膜敷貼)放射療法。EBRT是指利用體外輻射源產生射線照射腫瘤組織,常用于多個、彌散的腫瘤,目前已經開發了多種方案減少EBRT對周圍正常組織的損害,包括強度調制放射療法、三維適形放射療法、立體定向放射療法等方案[33]。近距離放射療法是將輻射源置入腫瘤或腫瘤附近,主要適用于局限、未播散的腫瘤,通過近距離照射降低總體輻射劑量,減少周圍正常組織的損傷及并發癥。隨著技術的不斷進步,單獨放射治療或聯合其他治療已經在眼部腫瘤治療中占據了重要地位,但如何以更小的正常組織損害控制腫瘤的進展及轉移仍是未來眼部腫瘤放射治療的挑戰。
4 干細胞移植
干細胞具有增生和分化潛能,在特定的環境與刺激因子作用下可分化為治療用的目標細胞,將干細胞移植到眼底替換或修復異常細胞,為徹底治愈多種視網膜退行性疾病帶來了廣闊的前景。眼的相對封閉性為眼底結構提供一定程度的免疫赦免,限制了可能對干細胞移植產生不利影響的免疫反應,同時,眼科顯微手術的進步也使得向眼底定向移植干細胞成為了現實,因此眼底是干細胞移植的理想部位。目前,干細胞移植的眼科臨床研究主要集中在RPE移植和光感受器移植兩個方向。許多視網膜退行性疾病(如AMD、Stargardt病、視網膜色素變性等)都能檢測到RPE的萎縮和多種營養性細胞因子的減少,而通過移植干細胞或其分化出的RPE細胞就有可能逆轉這種病理改變。多項Ⅰ期臨床試驗已經證實了RPE移植的安全性[34-35],但還存在移植療效不穩定、移植細胞成活率低等諸多挑戰有待解決。相比RPE移植,光感受器的移植則更具挑戰性,因為光感受器的移植需要干細胞分化為多種細胞并形成合理的三維結構。目前對于光感受器移植的研究還集中于基礎領域,在動物實驗中,通過向視網膜下移植光感受器細胞前體的懸浮液,可以部分恢復視覺功能,并可以觀察到前體細胞整合到宿主視網膜中并實現類似于光感受器細胞的分化[36]。而在干細胞衍生的視網膜片的移植中,移植物雖然可以實現較高程度的分化并和宿主生成突觸連接[36],但移植物對于光刺激的反應很弱并且不能形成正常視網膜的層狀結構[37]。雖然基礎實驗中光感受器移植在理論上是可行的,但依然面臨著許多挑戰,要實現可臨床應用的光感受器移植技術還有相當長的路需要探索。
隨著干細胞研究的不斷深入,目前已有多種細胞系有望用于眼底疾病的治療,主要包括視網膜祖細胞(RPC)、胚胎干細胞(ESC)、誘導多能干細胞(iPSC)和間充質基質細胞(MSC)[38]。其中RPC主要向視網膜細胞分化,突變和腫瘤形成的風險較小,但其增生及分化能力有限,可能導致供體細胞的不足,目前也研究了多種RPC的刺激誘導方案,有望解決這一問題。ESC細胞具有無限增生與多向分化潛能,但其腫瘤形成的風險較高。Chaudhry等[39]在將ESC和ESC衍生的神經祖細胞整合到小鼠的患病視網膜組織中時,ESC的增生就導致了畸胎瘤的形成。此外,來源于胎兒胚胎的ESC還面臨著嚴重的倫理問題,而來源于小鼠胚胎成纖維細胞的iPSC則規避了這一問題,但其腫瘤形成的風險同樣較高。與前幾種細胞系不同,MSC主要通過旁分泌為眼底提供細胞因子,發揮促進血管生成、免疫調節、抗凋亡和抗炎作用,而非是直接替代病變細胞,也不能促進病變細胞的再生,因此限制了MSC的治療前景。
5 基因治療
基因治療是指運用重組DNA技術,通過特定載體將目的基因序列導入病變組織中,替代缺陷基因或抑制有害基因的過表達,從而治療遺傳性或獲得性疾病的一種治療技術。與干細胞移植相類似,由于眼的免疫赦免與眼底手術的可及性,眼底也是基因治療的理想部位。諸如X連鎖視網膜劈裂癥、Leber先天性黑矇(LCA)等單基因隱性遺傳病是基因治療的首要適應證,可以通過導入目標序列代替隱性基因直接發揮作用,因此已經有多項針對此類疾病的臨床試驗正在進行,如Bainbridge等[40]將正常的RPE65基因導入LCA患者的視網膜中,觀察到了視網膜敏感性長達3年的改善。而常染色體顯性遺傳的疾病對于基因治療則更為棘手,僅僅導入正常的等位基因對此類疾病無效,還需要同時沉默致病基因,因此此類疾病往往需要使用“沉默-替代”聯合的治療策略。遺傳沉默策略的主要靶標是致病基因的mRNA,過去通常使用核酶或其反義RNA達到這一目的,現在也可以利用siRNA和miRNA來抑制致病基因[41]。許多致病基因還有著部分正常功能,完全沉默致病基因會導致表型退化,因此還需要在沉默的同時導入替代基因。目前對于視網膜常染色體顯性遺傳疾病基因治療的臨床研究還相當缺乏,如何在充分沉默和替代中取得微妙平衡也還有很多問題需要解決,目前也在探索基因編輯,直接原位矯正突變基因,克服“沉默-替代”策略中的一系列問題,但此項技術還尚不成熟。
重組腺相關病毒(AAV)和慢病毒(LV)是目前常用的載體[42],可通過玻璃體腔內注射或視網膜下注射導入眼內,其中AAV由于其靶向視網膜各層細胞并且表現出低免疫原性最為青睞,但其序列容量較小(4.7 kB),而很多疾病基因較大,因此常通過雙AAV載體“斷裂-再連接”策略解決這一問題。LV是一種逆轉錄病毒,其相對AAV擁有更大的基因容量(約10 kb),并且整合酶編碼區突變的LV也表現出了良好的逆轉錄安全性,但由于LV載體對視網膜細胞的轉導效率較低,因此其應用較AAV少[43]。基因治療具有廣闊的應用前景,為多種遺傳性疾病帶來了治愈可能,目前已有多種基因治療方案進入臨床試驗,但仍存在目的基因表達效率不高、基因導入靶向性較差等問題,還需要進一步深入研究,改良載體及編輯方案以提高臨床療效。
6 問題與展望
眼底疾病是一類疾病譜繁多、發病機制復雜的高致盲率眼病,雖然隨著基礎研究的不斷深入,眼底疾病內科治療的手段也獲得了長足的進步,除了傳統的藥物治療,臨床醫生也正在從分子、基因層面對眼底疾病進行診治。但如何繼續進一步加強對于眼底疾病發病機制的基礎研究,利用大型、多中心臨床試驗驗證新治療手段,并以研究結果制訂合理治療方案仍是眼科醫生需要面臨的巨大挑戰。
據統計,2020年全球約有10億人患有可治療的視力障礙或失明,而眼底疾病患者是這一數字中的重要組成部分,因此如何治療和控制眼底疾病是眼科醫生所面臨的一大挑戰。隨著科學家對眼底疾病病因病理機制研究的不斷深入,眼底疾病的內科治療已經不單單局限于傳統藥物治療,包括生物藥物、基因治療以及干細胞移植等多種治療方法也逐漸走向臨床應用,為眼底疾病的治療帶來了廣闊的前景。
1 藥物治療
1.1 傳統給藥途徑
目前眼科常用的傳統給藥途徑主要包括全身用藥、結膜囊內給藥以及眼周注射,常用的藥物包括皮質類固醇類、非甾體抗炎藥、抗生素、抗病毒藥物等。由于眼解剖屏障的存在,結膜囊內給藥難以透過角鞏膜,全身用藥也難以透過血眼屏障到達眼底,導致了傳統給藥方式對于眼底疾病的生物利用度偏低,如結膜囊內給藥方式的生物利用度只有約1%~7%。雖然傳統給藥途徑對于眼底疾病的治療還存在許多局限,但由于其安全、便捷、經濟性等諸多優勢,傳統給藥途徑依然是臨床上常用的給藥方式之一。
1.2 玻璃體腔內注射
玻璃體腔內注射是指經睫狀體平坦部,直接將藥物注入玻璃體腔內的一種治療方式,可以繞過眼解剖屏障,提高藥物的生物利用度,同時降低藥物的全身副作用,其常見不良反應包括注射部位疼痛、結膜下出血以及眼壓暫時升高。根據針對的疾病譜不同,常用于玻璃體腔內注射的藥物主要有生物藥物類、皮質類固醇類、抗生素類、抗腫瘤類等。
1.2.1 生物藥物類
隨著生物技術的不斷進步,越來越多的生物藥物得以進入臨床,其具有治療效果顯著、靶向性好等諸多優勢,眼科常用的生物藥物包括抗血管內皮生長因子(VEGF)類、雙特異性抗體類、酪氨酸激酶抑制劑(TKI)以及補體抑制劑等。
VEGF主要來源于視網膜色素上皮(RPE)細胞、星形膠質細胞、Müller細胞、內皮細胞和神經節細胞[1],是刺激內皮細胞增生、遷移和血管形成的重要信號分子,它對血管的發育至關重要。在病理條件下,缺氧和氧化應激導致VEGF表達上調,VEGF的高表達可以刺激眼底新生血管產生以及滲出性病變的增加,這一系列病理改變是許多滲出性以及新生血管性眼底疾病發病過程中的關鍵環節[2]。針對這一病理過程,目前已開發多種抗VEGF藥物,其中雷珠單抗、阿柏西普、康柏西普已經在臨床中得到了廣泛運用,其有效性及安全性也得到了大量研究證實[3-6]。由于目前常用的抗VEGF藥物需要頻繁的進行玻璃體腔注射,患者依從性較差,并發癥風險也會隨之升高,因此也研究了多種新藥物或緩釋系統延長給藥間隔。布魯珠單抗是一種相對分子質量26×103的人源化單鏈抗體片段,與所有的VEGF亞型均具有高親和力,并且分子量遠小于雷珠單抗(相對分子質量48×103)和阿柏西普(相對分子質量約115×103),因此允許其用更高的摩爾劑量進行治療,從而能將給藥間隔延長到3個月[7]。在其Ⅲ期臨床試驗中,布魯珠單抗3 mg和6 mg給藥方案相比阿柏西普2 mg給藥方案的中央視網膜厚度(CST)減少更明顯,并且表現出不劣于阿柏西普的最佳矯正視力(BCVA)獲益[7]。Abicipar pegol是一種設計錨蛋白重復序列蛋白(DARPin),也具有相對較低的相對分子質量(34×103)和對VEGF-A亞型的高親和力(約為雷珠單抗的90倍)[8],但由于其發生眼內炎的風險高達15%[9],因此目前還未能取得美國食品藥品管理局(FDA)許可進入臨床使用。除了新型藥物,同時也研究了藥物緩釋系統以延長給藥間隔,一種是通過納米材料包裹、封裝抗VEGF分子,使之在玻璃體腔內緩慢釋放,常見的納米材料包括聚合納米顆粒、脂質體、樹枝狀聚合物等[10];另一種是在鞏膜或結膜下植入不可降解的持續遞送系統,通過該系統向玻璃體腔內持續、可控的釋放抗VEGF分子,該思路的代表是雷珠單抗的端口輸送系統,目前該系統正在進行Ⅲ期臨床試驗[11],其安全性與可靠性還有待進一步證實。
血管生成素(Ang)是調節視網膜血管穩定的關鍵分子,在生理條件下,Ang-1介導視網膜血管內皮細胞的存活和細胞連接完整性,而Ang-2的上調則競爭性抑制Ang-1的保護作用,同時還可以介導血管周細胞的凋亡與白細胞的粘附,Ang-2的上調也是黃斑水腫發病過程中的關鍵環節,與VEGF起到了協同作用[12]。雙特異性抗體是近年來備受關注的一種新型生物藥物,其可以同時結合兩種靶標,還能提高生物藥物的靶向性[13]。法瑞西單抗是第一種專門設計用于眼內使用的雙特異性抗體,已被FDA批準用于滲出型老年性黃斑變性(AMD)和糖尿病黃斑水腫(DME)的治療,其抗原結合片段能結合并抑制Ang-2和VEGF-A,能增強血管穩定性,帶來更持久的療效。在臨床試驗中,法瑞西單抗表現出不劣于阿柏西普的BCVA獲益,同時對CST的解剖學改善優于阿柏西普。此外,該試驗中法瑞西單抗個性化給藥組超過70%的患者給藥間隔超過12周[12],提示法瑞西單抗有極大的潛力進一步延長給藥間隔。
TKI具有抑制VEGF和血小板衍生生長因子(PDGF)受體信號通路的能力,因此TKI具有潛在的抗血管生成作用,目前已有多種TKI正在研究用于治療眼底疾病的可行性。阿昔替尼是一種可以靶向抑制VEGF和PDGF-B受體信號通路的藥物,在體外試驗中表現出抗血管生成活性[14],目前正在進行Ⅰ期臨床試驗的患者招募。TKI作為一種治療眼底新生血管性疾病的新靶點,其有效性及安全性還有待臨床試驗驗證。
補體通路在萎縮型AMD中發揮重要作用,在玻璃膜疣中可以檢測到C3、C5b-9、補體因子B和補體因子H的高表達[15],而在患者血漿中也能檢測到C3a、C3d和C5a等補體因子水平的升高[16],因此補體通路是抑制萎縮型AMD患者病情進展的重要靶點。Pegcetacoplan是一種C3補體抑制劑,也是目前FDA唯一批準可用于治療AMD引起的地圖樣萎縮(GA)的藥物。其可以延緩GA的進展速度,延緩光感受器和RPE的損傷,但其對視覺功能無顯著改善作用。Avacincaptad pegol(ACP)是一種新型C5補體抑制劑,可以減少炎癥相關的RPE損傷,從而抑制萎縮型AMD病情進展。在最近完成的Ⅲ期臨床試驗中,ACP的2 mg及4 mg試驗組與對照組相比,GA的進展速度變慢了28.1%及30.0%,并且表現出良好的安全性[17],有望在未來萎縮型AMD治療中發揮重要作用。
1.2.2 皮質類固醇類
皮質類固醇是一類具有17個核心碳原子的有機物,其主要通過抑制炎癥及免疫基因的轉錄,從而抑制花生四烯酸以及其后的類二十烷酸(前列腺素、血栓素以及白三烯)的釋放,抑制促炎因子的產生,同時也減少VEGF分子的合成,達到抑制新生血管生成、改善視網膜血管內皮緊密連接的活性、減少滲出性病變的作用[18-19]。相比抗VEGF藥物,皮質類固醇類更容易誘發高眼壓以及白內障形成,因此通常作為抗VEGF藥物的二線治療,也可以用于非感染性葡萄膜炎的控制。眼底疾病中常用的皮質類固醇類藥物包括曲安奈德(TA)、地塞米松玻璃體內植入物以及氟輕松丙酮植入物(FA)等[20]。
TA是一種低水溶性懸浮液,其抗炎效力約為可的松的7.5倍[21],其在注射入玻璃體后緩慢溶解,只有溶解的游離TA才能發揮作用。由于抗VEGF藥物的廣泛使用,以及效力更強的皮質類固醇類藥物出現,目前TA已經較少單獨用于眼底疾病的治療,主要用于復雜玻璃體切割手術中進行玻璃體染色以及聯合其他藥物治療眼底疾病。
地塞米松的抗炎效力相較TA更強,約為可的松的25倍[22],但由于其水溶性較強,其在玻璃體腔內的半衰期僅為5.5 h[23],因此研發了可緩慢釋放的地塞米松玻璃體內植入劑(DEX),延長地塞米松的作用時間。DEX是目前臨床中最常用的地塞米松玻璃體腔內植入物,其內含有0.7 mg地塞米松,可以在6個月內持續釋放地塞米松。AR-1105是一種基于非浸潤模板微印制技術制成的新型地塞米松玻璃體腔內植入物,其旨在以更低的地塞米松劑量(0.34 mg)達到更長的藥物持續時間,一項Ⅱ期臨床試驗已經初步證實了AR-1105的有效性及可靠性[24]。
FA是一種人工合成類固醇激素,其抗炎效力與地塞米松相當[25],而其在水中的溶解度相較TA更低,因此可以在玻璃體腔內緩慢釋放氟輕松分子,達到更長的作用時間,并且全身吸收更少,目前已經開發了包括lluvien、Yutiq、Retisert等多種FA,用于治療非感染性葡萄膜炎等疾病。
1.2.3 其他藥物
除上述玻璃體腔內注射藥物外,還有多種類型藥物正在臨床中得到廣泛運用。抗生素、抗真菌以及抗病毒類藥物主要用于治療感染性眼內炎,可根據病原菌培養及藥物敏感試驗結果合理選擇用藥,臨床上通常聯合全身用藥。抗腫瘤藥物主要用于眼內腫瘤的化學藥物治療或在增生性玻璃體視網膜病變中抑制細胞的增生以及附著,常見的抗腫瘤藥物包括利妥昔單抗、柔紅霉素、甲氨蝶呤等[26]。
1.3 其他眼內給藥途徑
雖然近年來玻璃體腔內給藥途徑得到廣泛運用,但由于其可能帶來出血、感染以及眼壓升高等并發癥,因此也研究了結膜下、視網膜下和脈絡膜上腔給藥途徑的可行性。結膜下給藥途徑發生眼內炎、視網膜脫離以及眼壓升高的概率較玻璃體腔內注射更低,但其大部分藥物經結膜豐富的淋巴系統進入了體循環,生物利用度較低,目前被認為臨床價值較低。視網膜下注射直接將藥物注入RPE層與光感受器層之間,避免了藥物在玻璃體腔內的清除,進一步提高了藥物的生物利用度,但其需要在顯微手術條件下進行操作,因此成本較高[27]。脈絡膜上腔給藥可以繞過內界膜屏障和血視網膜外屏障,提高藥物在視網膜及脈絡膜的生物利用度,并且減少了白內障及眼壓升高等副作用的可能性,但由于其還可能導致出血和脈絡膜脫離的風險,因此還需要進一步優化其注射技術以提高安全性。由于其獨特優勢,目前也有多種用于脈絡膜上腔注射的藥物正在進行臨床試驗,例如用于治療滲出型AMD的CLS-AX正在進行Ⅱ期臨床試驗,表現出良好的療效及安全性,并且具有極大的潛力將給藥間隔延長至6個月。
2 激光治療
激光治療在眼科中的應用可追溯至上世紀60年代,其憑借著非侵入性、高空間定位精確度等優勢在眼底疾病的治療中仍占有重要地位,并且隨著技術的不斷進步,目前激光治療已經發展出了多種治療方案用于不同的臨床場景。激光光凝主要用于治療糖尿病視網膜病變、視網膜靜脈阻塞、視網膜裂孔等疾病,其主要是將激光能量聚焦在眼底,破壞視網膜外層結構,尤其是耗氧量高的光感受器,從而降低視網膜耗氧量,同時還能減少VEGF的產生。而作為一種損毀性治療,激光光凝也可能引起視野缺損、暗視力下降、滲出性視網膜脫離等不良反應。經瞳孔溫熱療法(TTT)是一種低視網膜輻照強度、大光斑尺寸、長脈沖(810 nm)紅外激光光凝方案,它通過紅外輻射作為熱源將眼底溫度提高到45~65°C,此溫度下會產生不可逆的細胞毒性作用,從而破壞眼底異常組織。與激光光凝治療相比,TTT對于周圍正常組織的傷害更小[28],但仍存在出現視網膜血管阻塞、視網膜出血、視網膜脫離、視網膜新生血管形成等嚴重并發癥的可能。光動力療法(PDT)是利用特定波長的激光激活光敏劑,經光敏劑將激光能量傳導至周圍的氧,從而產生活性氧,造成選擇性組織損傷。PDT可應用于脈絡膜新生血管、中心性漿液性脈絡膜視網膜病變等滲出性病變,也可以應用于脈絡膜黑色素瘤、視網膜母細胞瘤等腫瘤性疾病中。
傳統觀點認為,視網膜激光光凝的治療效果是由視網膜燒傷所介導的,因此通常是以可視的視網膜光凝斑作為治療終點。但一項早期研究發現,盡管沒有可視的視網膜瘢痕或損傷,視網膜激光光凝仍能對增生型糖尿病視網膜病變和黃斑水腫產生治療效果[29]。這表明除了損傷性激光光凝外,閾值下微脈沖激光也具有對視網膜病變的治療能力。近期一項研究也證實了閾值下微脈沖激光對于黃斑水腫患者的治療效果[30]。對于這一效應的生物學機制研究尚不清楚,一種可能的假設是閾值下微脈沖激光誘導了RPE中熱休克蛋白(Hsp)的上調,Hsp能減少視網膜滲出并降低脈絡膜通透性[31];而另一種假設是閾值下微脈沖激光導致了血管生成因子(如VEGF-A、轉化生長因子-β和堿性成纖維細胞生長因子)的下調與抗血管生成因子(如色素上皮衍生因子)的上調[32]。閾值下微脈沖激光在各種視網膜病變的治療中已經顯現出巨大的潛力,在治療DME等疾病時的療效不劣于局灶性光凝,并表現出良好的耐受性和安全性,但目前還缺乏大型前瞻性臨床試驗對其療效及可能的慢性并發癥進一步深入研究。
3 放射治療
放射治療是使用電離輻射照射腫瘤組織,以達到殺滅腫瘤組織同時盡可能保留視力的目的,通常根據輻射源距離腫瘤組織的距離分為外放射療法(EBRT)和近距離(鞏膜敷貼)放射療法。EBRT是指利用體外輻射源產生射線照射腫瘤組織,常用于多個、彌散的腫瘤,目前已經開發了多種方案減少EBRT對周圍正常組織的損害,包括強度調制放射療法、三維適形放射療法、立體定向放射療法等方案[33]。近距離放射療法是將輻射源置入腫瘤或腫瘤附近,主要適用于局限、未播散的腫瘤,通過近距離照射降低總體輻射劑量,減少周圍正常組織的損傷及并發癥。隨著技術的不斷進步,單獨放射治療或聯合其他治療已經在眼部腫瘤治療中占據了重要地位,但如何以更小的正常組織損害控制腫瘤的進展及轉移仍是未來眼部腫瘤放射治療的挑戰。
4 干細胞移植
干細胞具有增生和分化潛能,在特定的環境與刺激因子作用下可分化為治療用的目標細胞,將干細胞移植到眼底替換或修復異常細胞,為徹底治愈多種視網膜退行性疾病帶來了廣闊的前景。眼的相對封閉性為眼底結構提供一定程度的免疫赦免,限制了可能對干細胞移植產生不利影響的免疫反應,同時,眼科顯微手術的進步也使得向眼底定向移植干細胞成為了現實,因此眼底是干細胞移植的理想部位。目前,干細胞移植的眼科臨床研究主要集中在RPE移植和光感受器移植兩個方向。許多視網膜退行性疾病(如AMD、Stargardt病、視網膜色素變性等)都能檢測到RPE的萎縮和多種營養性細胞因子的減少,而通過移植干細胞或其分化出的RPE細胞就有可能逆轉這種病理改變。多項Ⅰ期臨床試驗已經證實了RPE移植的安全性[34-35],但還存在移植療效不穩定、移植細胞成活率低等諸多挑戰有待解決。相比RPE移植,光感受器的移植則更具挑戰性,因為光感受器的移植需要干細胞分化為多種細胞并形成合理的三維結構。目前對于光感受器移植的研究還集中于基礎領域,在動物實驗中,通過向視網膜下移植光感受器細胞前體的懸浮液,可以部分恢復視覺功能,并可以觀察到前體細胞整合到宿主視網膜中并實現類似于光感受器細胞的分化[36]。而在干細胞衍生的視網膜片的移植中,移植物雖然可以實現較高程度的分化并和宿主生成突觸連接[36],但移植物對于光刺激的反應很弱并且不能形成正常視網膜的層狀結構[37]。雖然基礎實驗中光感受器移植在理論上是可行的,但依然面臨著許多挑戰,要實現可臨床應用的光感受器移植技術還有相當長的路需要探索。
隨著干細胞研究的不斷深入,目前已有多種細胞系有望用于眼底疾病的治療,主要包括視網膜祖細胞(RPC)、胚胎干細胞(ESC)、誘導多能干細胞(iPSC)和間充質基質細胞(MSC)[38]。其中RPC主要向視網膜細胞分化,突變和腫瘤形成的風險較小,但其增生及分化能力有限,可能導致供體細胞的不足,目前也研究了多種RPC的刺激誘導方案,有望解決這一問題。ESC細胞具有無限增生與多向分化潛能,但其腫瘤形成的風險較高。Chaudhry等[39]在將ESC和ESC衍生的神經祖細胞整合到小鼠的患病視網膜組織中時,ESC的增生就導致了畸胎瘤的形成。此外,來源于胎兒胚胎的ESC還面臨著嚴重的倫理問題,而來源于小鼠胚胎成纖維細胞的iPSC則規避了這一問題,但其腫瘤形成的風險同樣較高。與前幾種細胞系不同,MSC主要通過旁分泌為眼底提供細胞因子,發揮促進血管生成、免疫調節、抗凋亡和抗炎作用,而非是直接替代病變細胞,也不能促進病變細胞的再生,因此限制了MSC的治療前景。
5 基因治療
基因治療是指運用重組DNA技術,通過特定載體將目的基因序列導入病變組織中,替代缺陷基因或抑制有害基因的過表達,從而治療遺傳性或獲得性疾病的一種治療技術。與干細胞移植相類似,由于眼的免疫赦免與眼底手術的可及性,眼底也是基因治療的理想部位。諸如X連鎖視網膜劈裂癥、Leber先天性黑矇(LCA)等單基因隱性遺傳病是基因治療的首要適應證,可以通過導入目標序列代替隱性基因直接發揮作用,因此已經有多項針對此類疾病的臨床試驗正在進行,如Bainbridge等[40]將正常的RPE65基因導入LCA患者的視網膜中,觀察到了視網膜敏感性長達3年的改善。而常染色體顯性遺傳的疾病對于基因治療則更為棘手,僅僅導入正常的等位基因對此類疾病無效,還需要同時沉默致病基因,因此此類疾病往往需要使用“沉默-替代”聯合的治療策略。遺傳沉默策略的主要靶標是致病基因的mRNA,過去通常使用核酶或其反義RNA達到這一目的,現在也可以利用siRNA和miRNA來抑制致病基因[41]。許多致病基因還有著部分正常功能,完全沉默致病基因會導致表型退化,因此還需要在沉默的同時導入替代基因。目前對于視網膜常染色體顯性遺傳疾病基因治療的臨床研究還相當缺乏,如何在充分沉默和替代中取得微妙平衡也還有很多問題需要解決,目前也在探索基因編輯,直接原位矯正突變基因,克服“沉默-替代”策略中的一系列問題,但此項技術還尚不成熟。
重組腺相關病毒(AAV)和慢病毒(LV)是目前常用的載體[42],可通過玻璃體腔內注射或視網膜下注射導入眼內,其中AAV由于其靶向視網膜各層細胞并且表現出低免疫原性最為青睞,但其序列容量較小(4.7 kB),而很多疾病基因較大,因此常通過雙AAV載體“斷裂-再連接”策略解決這一問題。LV是一種逆轉錄病毒,其相對AAV擁有更大的基因容量(約10 kb),并且整合酶編碼區突變的LV也表現出了良好的逆轉錄安全性,但由于LV載體對視網膜細胞的轉導效率較低,因此其應用較AAV少[43]。基因治療具有廣闊的應用前景,為多種遺傳性疾病帶來了治愈可能,目前已有多種基因治療方案進入臨床試驗,但仍存在目的基因表達效率不高、基因導入靶向性較差等問題,還需要進一步深入研究,改良載體及編輯方案以提高臨床療效。
6 問題與展望
眼底疾病是一類疾病譜繁多、發病機制復雜的高致盲率眼病,雖然隨著基礎研究的不斷深入,眼底疾病內科治療的手段也獲得了長足的進步,除了傳統的藥物治療,臨床醫生也正在從分子、基因層面對眼底疾病進行診治。但如何繼續進一步加強對于眼底疾病發病機制的基礎研究,利用大型、多中心臨床試驗驗證新治療手段,并以研究結果制訂合理治療方案仍是眼科醫生需要面臨的巨大挑戰。