• 2022-09-02 08:25

    白內障:我們正在研制治療白內障的眼藥水,這樣人們就不需要做手術了

    Elderly woman havin<em></em>g her eyes examined

    許多年前,我懷著找到白內障治療方法的堅定決心開始攻讀博士學位——不是在幾年或幾十年內,而是在攻讀博士期間。這就是我的熱情和天真。然而,幾十年后,這個夢想看起來似乎會成真。

    白內障是晶狀體內蛋白質碎片堆積的結果。這種蛋白質碎片的堆積和結塊嚴重減少了光對視網膜的傳輸,使物體看起來模糊或模糊。它是約43%的失明原因。

    到目前為止,白內障的唯一治療方法是通過手術摘除混濁的晶狀體,并用人工晶狀體取而代之。全球每年約有1000萬例白內障手術。手術可以改變生活,但如果有一種侵入性更小的治療方法,誰不想避免手術呢?這就是固醇滴眼液的作用。(固醇是自然界中存在的類脂肪物質。)

    我和我的同事最近在老鼠身上進行了一項研究,在我們把固醇化合物涂在它們的眼睛上后,發現對白內障有很好的效果。當將該化合物應用于26只患有白內障的老鼠的一只眼睛時,我們發現61%的治療過的晶狀體的折射率梯度有所改善。這種梯度是光學密度的量度,也是圖像質量的一個重要組成部分。46%的小鼠晶狀體的不透明度也降低了。

    然而,效果并不普遍,這表明同一種治療方法可能不適用于所有的白內障(有幾種類型)。

    Medical equipment being prepared for cataract surgery
    a 每年約有1000萬例白內障手術。

    我們使用的化合物之前已經測試過了,但沒有用于光學。然而,晶狀體的光學特性是光線暢通無阻地進入視網膜并因此保持視力的基礎。

    2015年報道的使用這種甾醇化合物的研究提高了小鼠晶狀體的透明度,并部分恢復了蛋白質在活小鼠晶狀體和在培養皿中的人類晶狀體中的溶解度。

    但2019年的一項后續研究沒有發現這種化合物逆轉大鼠和人類樣本中的蛋白質積累的證據,也沒有發現它逆轉患有白內障的大鼠晶狀體中的混濁物。然而,這種固醇化合物還沒有在完整的人體鏡片上進行測試。最重要的是,這種化合物對折射率光學性質(即透鏡的光學質量)的影響尚未被測量。

    測量光學質量

    我花了數年的時間開發和應用測量透鏡光學質量的方法,并使用世界上最先進的系統——日本的SPring-8同步加速器——測量透鏡光學超過10年。這是一個粒子加速器,可以產生強大的x射線,允許以迄今為止對眼睛光學特性的最高精度進行測量。

    這項技術使我和我的同事能夠準確地描述透明晶體以及白內障患者的折射率梯度——這是可見光無法進行的。

    折射率梯度是重要的圖像質量,因為它提供了改進的聚焦能力。白內障會因為蛋白質的堆積而破壞這種梯度。x射線測量的應用是我們最新發現的關鍵。此外,當我們測量光學特性時,我們是在整個透鏡上這樣做的,而蛋白質分布在透鏡內不受干擾。

    透鏡的光學功能與蛋白質溶解度和結塊傾向之間的關系需要進一步研究。這對于解決是否有可能逆轉白內障的形成過程和恢復渾濁晶狀體的透明度很重要。

    長期以來,科學家們一直認為白內障的主要結構蛋白——晶體蛋白——的形成是不可逆的。因此,任何可能的白內障治療充其量只能阻止或減緩其進展。

    如果這不是真的,蛋白質聚集是可逆的,那么這就為治療開辟了大量的可能性。白內障不僅可以通過避免某些已知的原因來預防,如營養不良、吸煙和某些藥物,如類固醇,還可以使用防止進一步惡化的藥物。其他藥物甚至可能逆轉白內障的形成過程,恢復已經變得模糊的晶狀體的清晰度。

    進一步的研究需要包括對晶狀體中所有蛋白質的研究:晶狀體的主要結構蛋白(晶體蛋白和水通道蛋白)以及光學功能的研究。

    我們目前正在從各個方面研究晶狀體的光學特性,從早期發育階段到成年階段,并研究這些結果如何映射到蛋白質的變化。

    可能還需要更多的研究,但我們最近的研究發現表明,白內障的非手術治療是可能的——而且可能比我們想象的要近。