项目简介
一、项目概述：
眼睛是心灵的窗口，而角膜是位于眼球最前面的半球形、表面光滑的透明组织，主要由角膜上皮层、前弹力层、基质层、后弹力层和内皮层组成。健康的角膜完全透明且具有一定的曲率半径和屈折力，加上晶状体的屈光力就可以使光线准确聚焦在眼底的视网膜上，使我们才能看到五彩缤纷的世界。
健康的角膜是光滑透明的组织，若发生病变则会使其混浊从而影响视力。据世界卫生组织统计，全世界目前有低视力患者已超过1.35亿人、我国已超过1230万人，其中全世界角膜盲患者约5500-6000万人、我国约400-500万人，仅我国每年就有新增盲人约45万人。在角膜盲患者中，青壮年约占70％、儿童约占15％，其自身不仅长期蒙受失明的痛苦折磨，无法正常生活、学习和劳动，还给家人和社会带来了巨大的精神和经济负担。目前，角膜移植是角膜盲患者重见光明的唯一希望，但由于捐献角膜的数量极其有限，全国每年能进行的角膜移植手术仅有3000-4000例（还不足全部角膜盲患者的1‰），致使绝大多数患者（>999‰）因得不到移植角膜而无法复明。
自2001年以来，中国海洋大学角膜组织工程实验室在国家“十五”863项目和“十一五”863重大项目的资助下，通过九年多的潜心研究，在国际上首次建立了唯一1个未经任何癌基因转染的无致瘤性人角膜内皮细胞系，建立了商品化羊膜的处理和修饰技术，并利用人角膜内皮细胞和修饰羊膜成功建立了组织工程人工角膜内皮的体外生产技术工艺，所生产的人工角膜内皮目前已使新西兰兔角膜持续维持透明343天、已使家猫角膜持续维持透明162天、已使猕猴角膜持续维持透明71天；相关技术和研究成果已申请国家发明专利3项、国际专利1项，发表学术论文9篇。2009年，本实验室与青岛宇明生物技术有限公司开始合作，所取得的研究成果已于2009年9月在北京顺利通过了教育部组织的科技成果鉴定，荣获了“国际首创，达到了国际领先水平”的鉴定结论。此外，合作双方的共同努力下，现已获得第三类医疗器械的生产许可证（鲁食药监械生产许20100009），为人工角膜内皮的生产、检测和新产品注册创造了条件，目前正在进行人工角膜内皮样品的检测和新产品的注册工作。
上述研究成果，不仅使角膜内皮盲患者通过人工角膜内皮临床移植重见光明指日可待，也使所有角膜盲患者重见光明成为可能，从而便能从根本上解决角膜移植供体材料匮乏和术后免疫排斥反应等关键问题。现已引起北京、上海、苏州、重庆等地有关部门的高度重视，并通过多种渠道表达了招商和投资意向。
二、项目的研究内容：
1、人角膜内皮细胞的克隆化及正常二倍体细胞单克隆的筛选研究，获得具有正常二倍体染色体的人角膜内皮细胞单克隆，进行扩增培养。
2、通过培养和接种条件研究，获得正常二倍体且形态结构与功能正常的人角膜内皮种子细胞。
3、羊膜载体支架的制备与修饰研究，建立修饰羊膜载体支架的制备技术工艺，获得修饰羊膜载体支架。
4、开展修饰羊膜载体支架与人角膜内皮种子细胞的生物相容性研究，建立修饰羊膜载体支架与种子细胞具有理想生物相容性的实验技术条件。
5、功能性组织工程人角膜内皮的重建研究，建立组织工程人角膜内皮体外重建的技术工艺，重建出形态结构及功能正常的组织工程人角膜内皮新产品。
6、组织工程人角膜内皮的动物移植实验研究，利用体外重建的组织工程人角膜内皮对人工撕除角膜内皮层和后弹力层的新西兰兔进行穿透性角膜移植，建立组织工程人角膜内皮的动物移植实验模型以及可使移植新西兰兔角膜保持透明2个月以上的组织工程人角膜内皮的实验技术条件，探讨利用组织工程人角膜内皮移植治疗角膜内皮盲的可行性。
三、项目的研究意义与价值：
组织工程人工角膜内皮体外重建的成功，不仅可攻克组织工程角膜难以体外重建成功的国际性难题，使组织工程人工全角膜体外重建成为可能，而且对于角膜组织工程理论和技术研究还将具有重大的科学意义，对于从根本上解决角膜供体材料高度匮乏和术后免疫排斥反应等问题也具有重大的科学和应用价值。
组织工程人工角膜内皮作为临床角膜移植的角膜内皮替代物，不仅是组织工程人工全角膜体外重建的必需材料，更是角膜内皮盲患者及白内障患者手术所致角膜内皮盲患者通过临床角膜移植手术治疗和复明的希望。我国现有80-100万角膜内皮盲患者和500余万白内障患者，全世界约有1200万角膜内皮盲患者和3000万白内障患者，不仅患者自身无法进行正常的生活、学习和劳动，而且还给家庭和社会带来了沉重的负担。因此，组织工程人工角膜内皮的规模化生产及其临床应用，将具有重大的理论意义，也能使组织工程人工全角膜的体外重建成为可能；既能使广大角膜内皮盲患者和术后白内障患者免受失明的痛苦，又能解除因患者失明而给家庭和社会带来的沉重负担；不仅能创造出巨大的经济效益，还将产生出更加巨大的社会效益。
四、已取得的研究成果：
在国家“十五”863课题、“十一五”863重大课题、山东省眼科学重点实验室/省部共建国家重点实验室培育基地开放课题和青岛宇明生物技术有限公司委托开发课题的资助下，本实验室在国际上首次成功建立了未经任何癌基因转染、没有任何致瘤性的人角膜内皮细胞系，并成功建立了组织工程人工角膜内皮规模化体外重建的技术工艺，所成功重建的组织工程人工角膜内皮进行新西兰兔、家猫移植和猕猴移植后，可长期维持角膜透明。关于组织工程人工角膜内皮及其新西兰兔移植方面的研究成果，已于2009年9月通过了教育部组织的科技成果鉴定，荣获了“属于国际首创、达到了国际领先水平”的鉴定结论。
1. 在国际上首次建立了非转染、无致瘤性的人角膜内皮细胞系： 通过改进培养液配方、培养方法和培养条件，在国际上首次成功建立了唯一1个未经任何癌基因转染、没有任何致瘤性的人角膜内皮细胞系，经在细胞和分子水平上的鉴定，证实所建立的细胞系确为人角膜内皮细胞系（国家发明专利授权号：ZL 2005 1 0044143.3；授权专利证书见附件3），她不仅具有人角膜内皮细胞的正常结构与功能，而且经裸鼠接种试验证实她还没有任何致瘤性，并从该细胞系中筛选出了核型正常的人角膜内皮细胞单克隆细胞株，成功解决了组织工程角膜内皮规模化构建所需大量种子细胞的来源问题。
2. 建立了羊膜载体支架的改造处理与修饰技术： 利用羊膜去上皮层和蛋白质包被修饰技术，成功研制出与人角膜内皮细胞具有理想生物相容性的去上皮层修饰羊膜载体支架（国家发明专利受理号：201010102340.7），成功解决了组织工程角膜内皮规模化构建所需大量理想载体支架的来源问题。
3. 体外重建出了组织工程人工角膜内皮： 利用非转染、无致瘤性的人角膜内皮细胞系的单克隆细胞株为种子细胞，以去上皮层修饰羊膜为载体支架，成功建立了组织工程人工角膜内皮体外重建的实验条件和技术工艺规程，成功体外重建出与正常人角膜内皮结构和功能一致的组织工程人工角膜内皮（国家发明专利受理号200910020034.6；国际专利申请号PCT/cn2010/070563）。
4. 取得了组织工程人工角膜内皮的理想的动物移植效果：
(1) 新西兰兔的角膜内皮移植： 利用53只新西兰兔进行了组织工程人工角膜内皮的角膜内皮移植试验，跟踪观察结果表明，工程内皮移植组新西兰兔的角膜未出现水肿和排斥等不良反应，其持续维持角膜透明的时间现已长达343天，角膜厚度已与非移植对照眼相同，表明该组织工程人工角膜内皮可使新西兰兔角膜长期保持透明，打破了组织工程人工角膜内皮仅能使移植兔角膜保持透明7天左右的国际记录。
(2) 家猫的角膜内皮移植： 利用25只家猫进行了组织工程人工角膜内皮的角膜内皮移植试验，跟踪观察结果表明，组织工程人工角膜内皮移植组家猫的角膜也没有出现水肿和排斥等不良反应，其持续维持角膜透明的时间现已长达162天，角膜厚度已与非移植对照眼相似，表明该组织工程人工角膜内皮也可使家猫角膜长期保持透明。
(3) 猕猴的角膜内皮移植： 又利用6只猕猴进行了组织工程人工角膜内皮的角膜内皮移植试验，跟踪观察结果表明，组织工程工程内皮移植组猕猴的角膜没有出现水肿和排斥等不良反应，其持续维持角膜透明的时间已长达71天，角膜厚度逐渐变薄，表明该组织工程人工角膜内皮也可使家猫角膜长期保持透明。目前正在进一步跟踪观察与检测中。
五、项目的创新点：
1. 建立了具有独立知识产权的国际上唯一1个非转染、无致瘤性的人角膜内皮细胞系，首次解决了组织工程人角膜内皮规模化生产缺乏足量种子细胞的国际性难题。
2. 建立了具有独立知识产权的羊膜倒置消化和包被修饰技术，解决了组织工程人角膜内皮规模化生产缺乏大批量载体支架的国际性技术难题。
3. 在国际上建立了具有独立自主知识产权的组织工程人角膜内皮生产技术工艺，解决了组织工程人角膜内皮无法规模化生产的国际性难题。
4. 所生产的组织工程人角膜内皮首次可使兔、猫、猴三种动物的角膜长期持续维持透明，解决了组织工程人角膜内皮无法使角膜长期维持透明的国际性难题。
5. 组织工程人角膜内皮可以作为捐献角膜的替代物用于角膜内皮盲的临床治疗，解决了捐献角膜材料高度匮乏的国际性难题。
六、项目的效益预测：
组织工程人工角膜内皮以及人工全角膜的产业化，可以用于角膜内皮盲、角膜盲以及各种角膜疾病的角膜移植和治疗，使我国400-500万、全世界5500-6000万角膜盲患者可以重见光明，不仅能创造出巨大的经济效益，还能产生出巨大的社会效益。
（一）社会效益预测：
我国现有角膜内皮盲患者80-100万人、全世界约1200万人，我国白内障患者约500万人、全世界约3000万人，而且还在逐年增加。在角膜内皮患者中，70％为青壮年、15％为儿童，其自身无法正常生活、学习和劳动，还给社会带来了沉重的负担。组织工程人工角膜内皮作为目前角膜内皮盲临床移植治疗的唯一替代物，还是白内障患者术后角膜内皮细胞失代偿并发症临床移植治疗的唯一替代物，可以用于各种角膜内皮细胞失代偿和角膜内皮盲的临床角膜移植和治疗，可以使数量众多的角膜内皮盲患者和术后白内障患者重见光明。
中国约600万人、全世界约4200万人角膜内皮盲和白内障患者的重见光明，既能解除这些患者长期蒙受失明的痛苦和煎熬，也能解除因患者失明而给家庭带来的精神和生活压力，更能解除由此而给国家和政府带来的巨大的经济负担；此外，其自身还可以进行正常的生活、学习和劳动，其劳动力的解放既能使他们发挥出自身的人生价值，还能为国家建设做出巨大贡献。
因此，组织工程人工角膜内皮及人全角膜产品的产业化及其临床应用，将能产生出极其巨大的社会效益，必将能大大造福于人类。
（二）经济效益预测：
组织工程人工角膜内皮既可用于角膜内皮盲的角膜移植和治疗，又可用于白内障患者手术所致角膜内皮盲的角膜移植和预防治疗。
我国现有角膜内皮盲患者80-100万人、全世界约1200万人，白内障患者约500万人、全世界约3000万人，而且还在逐年增加。组织工程人工角膜内皮的生产成本约为0.2万元/片，市场售价约1.0万元/片，每片的利润按0.6-0.8万元计算的话，国内可创造直接经济效益350-500亿元、全世界2500-3400亿元。
综上所述，组织工程人工角膜内皮及人全角膜产品的产业化及其临床应用，不仅能产生出极大的社会效益，还能产生出巨大的经济效益，是一个既能为全世界角膜盲病人重建光明带来福音又能促进经济和社会发展的光明工程项目。
