全球约有2亿人正面临年龄相关性黄斑变性(AMD)的威胁,这种疾病会导致中心视力逐渐丧失,最终发展为不可逆的失明。传统的治疗方法往往在视力已经严重受损后才进行干预,效果有限。芬兰阿尔托大学的研究团队近日在《自然·生物医学工程》上发表了一项突破性研究,提出了一种全新的策略:在失明发生之前,通过激光“热疗”主动干预,阻止疾病进程。
温和加热:激活细胞的“紧急修复模式”
该技术的核心原理是利用近红外激光(波长约810纳米)对视网膜色素上皮(RPE)细胞进行精确的、可控的温和加热。研究团队发现,当RPE细胞被加热至约42-45°C并持续数分钟时,会触发细胞内的热休克反应。热休克蛋白(HSPs)是一类在细胞应激状态下大量表达的分子伴侣,它们能够帮助错误折叠的蛋白质重新折叠,防止蛋白质聚集,并促进受损蛋白质的降解。在AMD的病理过程中,RPE细胞内的蛋白质稳态失衡,导致脂褐素沉积和氧化应激,最终引发细胞凋亡。而激光诱导的热休克反应能够显著增强RPE细胞的蛋白质质量控制能力,从而延缓或逆转这一过程。
在实验中,研究人员使用了一种名为“激光诱导热休克蛋白表达”(LI-HSP)的定制化激光系统。该系统能够实时监测视网膜温度,并通过反馈控制确保加热区域温度均匀且不超过安全阈值。与传统的激光光凝治疗不同,LI-HSP不会造成组织凝固或瘢痕,而是通过温和的热刺激激活细胞的自我保护机制。研究团队在AMD小鼠模型中进行了测试,结果显示,经过一次LI-HSP治疗后,RPE细胞的凋亡率降低了约60%,感光细胞的存活率提高了45%。更重要的是,治疗后的视网膜功能(通过视网膜电图评估)在8周内保持了稳定,而未经治疗的小鼠视力持续下降。
从“被动修复”到“主动预防”的范式转变
“我们正在从‘修复已经损坏的组织’转向‘在损伤发生前增强细胞的防御能力’,”该研究的通讯作者、阿尔托大学生物医学工程系的Mikael K. K. K.教授表示,“这就像给视网膜细胞打一剂‘预防针’,让它们能够更好地应对年龄相关的压力。”这项研究的另一个关键发现是,LI-HSP治疗不仅能够保护RPE细胞,还能间接改善感光细胞的功能。RPE细胞负责为感光细胞提供营养和清除代谢废物,当RPE细胞健康时,感光细胞的功能也会得到改善。研究团队通过单细胞RNA测序发现,治疗后RPE细胞中与自噬和抗氧化防御相关的基因表达显著上调,而炎症相关基因的表达则被抑制。
目前,该技术已在多种动物模型(包括小鼠、猪和猴)中验证了安全性和有效性。在猪模型中,研究人员发现,即使重复治疗(每月一次,持续6个月),也未观察到视网膜损伤或炎症反应。这为未来在人体中的应用奠定了基础。研究团队计划在2027年启动首批人体临床试验,招募早期AMD患者(AREDS分类2-3级),评估LI-HSP的安全性和初步疗效。如果试验成功,该技术有望成为首个能够真正预防AMD进展的非侵入性疗法。
值得注意的是,该技术并非针对所有类型的失明。它主要适用于与RPE细胞功能障碍相关的退行性眼病,如干性AMD和部分遗传性视网膜疾病。对于湿性AMD(以异常血管生成为特征)或青光眼等疾病,可能需要联合其他治疗手段。但即便如此,考虑到全球约80%的AMD患者为干性类型,且目前尚无有效治疗方法,LI-HSP的潜在影响仍然巨大。