眼睛干涩发痒很烦人。那种刺痛的感觉就像眼睛里进了沙子，越揉越难受。如果这听起来很熟悉，你可能有慢性干眼症。干眼症 (DED) 非常普遍。2017 年一项关于干眼病发生范围的研究发现，仅在美国，就有 1600 多万人（其中女性人数是男性的两倍）忍受着 DED^[1]，造成了 550 多亿美元的经济负担。

 

这些数字突出了研究 DED 和开发有效疗法的重要性。在这篇文章中，我们着眼于 3D 细胞培养提供的机会来研究 DED，并将其作为药物筛选的合适模型 ^[2]。

 

什么是干眼症？

 

该病是由泪腺 (LG) 功能障碍或损伤引起的。干眼症最常见的症状之一是视力模糊。其他常见症状包括眼睛刺痛、灼痛和抓挠感、眼睛发红和流泪、对光敏感、视力模糊、戴隐形眼镜困难以及眼睛疲劳。不幸的是，目前的治疗方法并不能完全补充必要的润滑作用来挽救最佳视力。现在患有 DED 的人必须依靠眼药水。这种方法及时效果好，但却是短暂的。

 

泪腺 (LG) 的功能是什么?

 

泪腺产生眼润滑分泌物，以最大限度地提高视力和支持眼睛的内稳态。LG 功能障碍可能有多种原因，包括创伤、年龄相关性变性、移植物抗宿主病、Sjögren 综合征和化疗的副作用。这些都可能导致 LG 疾病，如眼部不适和 DED。

 

轻度的 DED 可以用人工泪液或消炎药部分缓解。然而，这些只是姑息性的管理方法，不能完全弥补眼部润滑和视力 [2]。眼药水也不能恢复 LG 的功能，因此在中长期内是不可持续的，因为人工泪液的生化成分不那么复杂，与原始泪液的成分缺乏相似性。

 

如何使泪腺再生，并改善 DED ?

 

幸运的是，目前有很有前景的生物技术可以用于 LG 的再生和 DED 的改良。研究人员正在用组织工程和再生医学进行实验，作为挽救 LG 功能和逆转 DED 的一种方法。正在出现的体外和体内细胞为基础的技术被用于 DED 的药物发现和潜在的人体移植技术，以再生 LG 组织。

 

如何在体外建立 LG 系统模型?

 

为了更好地模仿人类的生理机能，使用了不同的动物模型，如老鼠和猪。在建模 LG 腺体时，猪模型比小鼠模型更接近人类。在动物模型作用有限的情况下，磁性 3D (M3D) 细胞培养作为使用原代人类细胞的工具的优势开始发挥作用。

 

目前有望恢复 LG 分泌的治疗方法有以下几种：

• 刺激剩余的上皮细胞和干细胞
• 为腺体归巢，分化和形成新的分泌单位的干细胞移植
• 将体外上皮分泌细胞或小型器官/类器官移植到受损的腺体中

 

最后一种方法促进了模拟原生 LG 器官 ^[2] 上皮结构和功能特性的类器官平台的开发。

 

为什么 3D 细胞培养是研究 DED 的一个机会?

 

到目前为止，由于体外模型不能很好地模拟原生 LG 的生物学特性，因此针对 DED 的新药开发结果受到限制。现有的培养 LG 类器官的平台是稀缺的，还没有准备好用于药物筛选的一致和可扩展的生产。

 

然而，磁性 3D (m3D) 生物打印技术是一种利用磁性纳米颗粒将细胞聚集在一起进行体外细胞组织三维生物制造的新系统。m3D 细胞培养为类器官的一致生成和处理提供了可扩展的平台。

 

参考文献：

1. Farrand KF, Fridman M, Stillman IÖ, Schaumberg DA. Prevalence of Diagnosed Dry Eye Disease in the United States Among Adults Aged 18 Years and Older. Am J Ophthalmol. 2017 Oct;182:90-98. doi: 10.1016/j.ajo.2017.06.033. Epub 2017 Jul 10. PMID: 28705660.

2. Rodboon T, Yodmuang S, Chaisuparat R, Ferreira JN. Development of high-throughput lacrimal gland organoid platforms for drug discovery in dry eye disease. SLAS Discov. 2022 Apr;27(3):151-158. doi: 10.1016/j.slasd.2021.11.002. Epub 2021 Dec 4. PMID: 35058190.