我们眼睛的角膜覆盖着一个复层上皮，这是形成视力所必需的。在角膜缘（角膜边缘与巩膜相连接的解剖区域） ， 角膜上皮包含一组干细胞储库 ，这些干细胞通过增殖为中央角膜提供持续的上皮细胞供应，维持其健康状态。当角膜缘干细胞缺乏或数量不足时，就会患上所谓的角膜缘干细胞缺乏症 （LSCD） 。 单眼LSCD常与获得性非免疫介导的病因有关，例如热烧伤或化学烧伤引起的眼外伤。 双眼LSCD可由获得性原发性免疫介导的病因、特发性或遗传性疾病引起。无论其原因是什么，LSCD通常会导致角膜表面被纤维结膜组织包裹，从而导致视力丧失。而且，这种疾病可选择的治疗方法非常有限，且效果难以确定。 人类角膜覆盖眼球前部，形成透明的穹顶，具有无血管、分层、非角化的鳞状上皮。它可以保护眼睛不受外界环境的影响，同时还能实现视觉功能。结膜与角膜相邻，覆盖巩膜，结膜富含血管，有复层柱状上皮，含有杯状细胞。由于角膜暴露在外部环境中，经常有受到损害的风险，导致角膜的透明度、平滑度或形状发生微小变化，对其光学功能产生不利影响，并导致视觉症状。
角膜表面特别脆弱，由紧密排列的分层鳞状上皮组成，呈规则排列。在上皮层的下面是由规则排列的胶原片层构成的角膜基质，其间散布着蛋白多糖。上皮表面具有极高的周转率（4-7天），因为暴露在环境中的成熟表层细胞不断脱落，并立即被年轻细胞取代；另一方面，角膜基质相对无细胞，周转率非常慢。角膜上皮是再生最快的哺乳动物组织之一，在大约1-2周的时间内经历完全更新。角膜通过快速增殖转换过程，替换老化或受损的上皮细胞，从而保持其透明度并不断更新其上皮表面。
角膜上皮干细胞 （LESC）的存在保证了角膜上皮的有效更新。角膜上皮干细胞通过保持其自我更新能力，同时通过产生瞬时扩增细胞（transient amplifying cells，TAC）来维持恒定的角膜细胞数量。角膜上皮干细胞位于角膜和球结膜之间狭窄区域的角膜缘隐窝（Vogt’s palisades）的基底上皮。角膜缘组织，除角膜上皮干细胞外，还包括各种细胞群，如角膜缘基质成纤维细胞、黑色素细胞、神经细胞、血管内皮细胞和免疫细胞以及基底膜，所有这些都是维持和驱动角膜上皮干细胞的再生所必需的。在角膜缘基底上皮层的位置发现了 间充质 干细胞（MSC），与角膜上皮干细胞相互作用，来自MSC的信号通路、细胞内接触和细胞因子表达对角膜上皮干细胞的功能至关重要。
此外，炎症可引起角膜缘细胞外基质的病理变化，如血管和淋巴管形成增加，而人类角膜缘炎症的可能原因包括细菌感染、病毒感染、过敏反应和创伤性损伤。炎症损伤的净影响是角膜缘环境的改变，通过降低细胞外基质粘附性而改变了局部的微环境，不再支持角膜上皮干细胞的生理功能，导致角膜上皮干细胞的集落形成能力降低。
2024年11月7日，大阪大学的研究人员在国际顶尖医学期刊《柳叶刀 》（The Lancet）上发表了题为：Induced pluripotent stem-cell-derived corneal epithelium for transplant surgery: a single-arm, open-label, first-in-human interventional study in Japan 的研究论文。 该临床研究在世界上首次使用人诱导多能干细胞 （iPSC） 来源的角膜上皮细胞片 （iCEPS） 修复角膜缘干细胞缺乏症 （LSCD） 视力障碍患者角膜。结果显示，这项新型再生疗法是安全的，并帮助改善了患者的视力 。研究团队计划开展更大规模的临床试验，以更好地了解该疗法的治疗效果。 对于角膜缘干细胞缺乏症 （LSCD） 的治疗，需要先优化角膜表面，然后通过手术去除角膜表面的结膜瘢痕组织，最后植入功能性角膜上皮组织。植入物材料的选择取决于患者的具体情况。 对于单眼LSCD患者，应首先考虑自体移植手术，因为这种移植通常能产生更好的长期移植物存活率。对于双眼LSCD患者，则无法获得自体眼部组织，因此可以考虑的手术包括捐献角膜缘干细胞移植、同种异体培养角膜上皮细胞移植以及自体培养口腔黏膜上皮细胞片移植。 尽管这些治疗方法具有价值，但自体和异体移植方法都存在一些缺点。对于自体移植，需要对健康的角膜缘或口腔黏膜上皮组织进行活检，由于自体细胞来源的多样性和个性化制造流程的差异，导致治疗效果难以确定。自体培养口腔黏膜上皮细胞片移植在术后形成新血管不可避免，其严重程度各不相同，且难以控制。而同种异体移植则伴随着免疫排斥等风险。 在这项研究中，来自大阪大学的眼科医生 Kohji Nishida 和他的团队使用 诱导多能干细胞 （iPSC） 来治疗角膜缘干细胞缺乏症 （LSCD） 。研究团队从一个健康供体身上提取了血细胞，然后将重编程为iPSC，在将其转分化为一层薄薄的、透明的卵圆形角膜上皮细胞片。 在这项研究中，研究团队招募了2名男性和2名女性双眼LSCD患者，他们的年龄在39-72岁之间。研究团队首先切除了患者一只眼睛角膜上覆盖的瘢痕组织层，然后缝合人iPSC来源的角膜上皮细胞片 （iCEPS） ，并戴上柔性保护性隐形眼镜。 接下来，研究团队进行了为期52周的随访以及额外1年的安全监测。结果显示，在52周随访期间，共记录了26起不良事件（治疗眼发生18起轻度事件和1起中度事件，以及7起轻度非眼部事件） ，而在1年的安全监测期间记录了9起不良事件。基于iPSC的细胞疗法，可能有发生肿瘤的风险。在这项研究中，在整个2年时间内，4名患者均未发生肿瘤，也未发生临床排斥反应，及时在2名未接受免疫抑制药物的患者也是如此。 在第52周时，临床试验的次要指标显示，所有治疗眼的疾病分期均有所改善，矫正远视力提高，角膜混浊减少。1名患者在1年的监测期内视力改善情况出现轻微倒退，其余3名患者的视力改善情况得以持续。 目前还不清楚患者在治疗后视力改善的确切原因，可能是由于移植细胞在患者的角膜中增殖，也可能是由于移植前清除了角膜上的瘢痕组织层，或者是移植引发了患者自体细胞从眼睛的其他区域迁移到角膜并恢复其活力。 总的来说，临床研究结果显示， 这项新型再生疗法是安全的，并帮助改善了患者的视力 。研究团队计划开展更大规模的临床试验，以更好地了解该疗法的治疗效果。
https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(24)01764-1/fulltext
角膜疾病的细胞治疗 角膜上皮干细胞治疗 角膜上皮干细胞缺乏症（LSCD）是一种以角膜上皮干细胞损伤为特征的临床疾病，可导致角膜上皮细胞更新障碍和结膜上皮细胞侵犯角膜（角膜的结膜化）。在这些患者中，角膜结膜固定术与视力损害有关，角膜移植术后结膜固定术复发的预后较差。目前角膜上皮干细胞缺乏症治疗的目的是替换受损的角膜干细胞，以恢复健康的角膜上皮。来自健康对侧眼睛的自体角膜缘组织移植对单侧角膜上皮干细胞缺乏症有效。在过去的几十年里，人们提出了新的技术，如培养的角膜缘上皮移植（CLET），以减少对健康人眼睛的损害。临床和实验证据表明，角膜上皮上皮移植能有效诱导角膜上皮干细胞缺乏症患者健康角膜上皮的长期再生，成功率为70%-80%。
（1.1）角膜上皮干细胞的培养
培养的角膜上皮干细胞用于移植的方案，包括从活检中提取细胞的方法（机械破坏或酶解）、不同的基质和载体（纤维蛋白片、羊膜、隐形眼镜和胶原），以及系统（培养基和饲养层）中是否存在动物源性或非异种成分。
大体上有两种角膜上皮干细胞培养技术，
（a）悬浮培养
（b）组织块培养，将角膜缘组织碎片切成小块，直接置于基质上，无需酶消化。在纤维蛋白和3T3饲养细胞层上培养的自体角膜上皮干细胞能够保持其特性，并能够在严重角膜缘干细胞
（1.2）角膜上皮干细胞的标记物
目前还没有明确鉴定角膜上皮干细胞的阳性标记物，只能通过间接方法鉴定角膜上皮干细胞。阴性标记物包括细胞角蛋白
其他的可能标记物还包括ATP结合盒转运体ABCG2、ABCB5和高亲和力神经生长因子
（1.3）角膜上皮干细胞的临床研究
2008年英国团队根据欧盟法规和GMP规则发表了一项研究，在人羊膜上培养同种异体（7眼）或自体（3眼）角膜上皮干细胞，使用角膜缘细胞悬浮培养系统和羊膜作为角膜上皮干细胞移植的基质支架，对10例进行了6个月的随访，60%的患者的视力得到改善（自体移植33%，同种异体移植71%）。2014年比利时团队报告了1/2期的临床研究，15例自体和3例同种异体（2例来自HLA匹配的活体亲属供体，1例来自尸体供体）使用人羊膜支持的角膜上皮干细胞移植的结果，平均随访24个月；有67%的临床成功率，出现持续的连续上皮表面和角膜新生血管的显著减少；细胞移植物中，超过50%的细胞为角膜上皮干细胞（ΔNp63、CK14和ABCG2阳性的小细胞和CK3/12和desmoglein 3阴性的小细胞）。
美国1型人工角膜移植的团队回顾性分析，发现角膜上皮干细胞缺乏症最常见的术后并发症是持续性角膜上皮缺损（PED）形成（占56.5%）和无菌性角膜坏死（30%），而无角膜上皮干细胞缺乏症最常见的术后并发症是假体后膜形成（46%，retroprosthetic membrane formation），其次是持续性角膜上皮缺损形成（23%）。需要注意的是，持续性角膜上皮缺损的发生是无菌性角膜基质坏死和感染性角膜炎的重要危险因素。
系统性评估了18项羊膜作为基质支架的角膜上皮干细胞移植的研究，随访期从1个月到118个月不等，结果发现报告成功率为67%，视力改善率为62%，自体移植和同种异体移植之间没有差异。有意思的是，角膜上皮干细胞治疗10例角膜上皮干细胞缺乏症患者的10只眼睛，在治疗9个月后，对7例患者的角膜组织DNA分析，发现没有找到供体细胞DNA的存在。
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In 2006 Japanese researcher Shinya Yamanaka discovered 4 genes (now known as Yamanaka factors) that can revert somatic cells back into their pluripotent state. These induced pluripotent stem cells hold the potential to revolutionise the fields of drug discovery, personalised medicine, disease modelling and regenerative medicine and have attracted attention from many pharmaceutical and biotechnology companies. However, a hurdle that still stands in the way of widespread utilisation of iPSC's is the difficulty and time required to produce them in the massive quantities required for research and therapeutic applications. The ABLE Biott bioreactor provides a low cost, scalable solution to this problem with its disposable continuous stirred tank reactor design. The unique delta impeller design found on the ABLE Biott allows the suspension of cells to form more biologically relevant spheroid clusters within the medium, providing yet another benefit when compared to traditional iPSC culturing techniques.
在发布 iPSC 储存之前，确认了对微生物（无菌）、支原体、内毒素和人类病毒（包括 HBV、HCV、HIV HTLV 和细小病毒 B19）的阴性测试，以及形态学、HLA 基因分型和 STR 分析。此外，还进行了参考测试以获得良好的克隆选择。这些测试包括增殖能力、 解冻后活力和细胞计数（NucleoCounter NC-200) 、多能性标记、核型分析、单核苷酸突变/插入缺失突变 (SNV/Indel) 和 (拷贝数变异 (CNV) 分析，这些分析与癌症相关数据库（Catalogue of Somatic Mutation in Cancer (COSMIC) Cancer Gene Census (Sondka et al., 2018) 和 Shibata List (http://www.pmda.go.jp/files/000152599.pdf)）和克隆结构分析。在运送 iPSC 库存时，会提供一份分析证书，其中包含每个 iPSC 库存细胞系的捐赠者信息和测试结果的详细信息。
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