Biokonstruerad hornhinna kan ge blinda synen åter

Forskare och entreprenörer har framställt ett implantat av kollagenprotein från grishud som efterliknar den mänskliga hornhinnan. I en pilotstudie återställde implantatet synen hos 20 personer med en sjukdom i hornhinnan, varav de flesta var blinda före åtgärden.

Personer demonstrerar ett kirurgisk ingrepp i ögat. Forskarna har utvecklat en ny minimalt invasiv kirurgisk metod, i vilken implantatet förs in i den befintliga hornhinnan genom ett litet snitt. Snittet kan göras med en avancerad laser (på bilden), men vid behov även med enklare kirurgiska instrument. Thor Balkhed

Studien har letts av forskare vid Linköpings universitet och LinkoCare Life Sciences AB och publiceras i tidskriften Nature Biotechnology. De lovande resultaten ger hopp för hornhinnerelaterat synsvaga och blinda om att det biokonstruerade implantatet kan vara ett alternativ till transplantation av donerade hornhinnor, som det råder stor brist på i länder där behovet är störst.

– Resultaten visar att det är möjligt att utveckla biomaterial som uppfyller alla kriterier för att kunna användas i implantat i människor och som kan massproduceras och lagras upp till två år och därmed nå ännu fler människor med synproblem. Genomskinligt, linsformat implantat.Implantatet efterliknar den mänskliga hornhinnan och är framställt av kollagenprotein från grishud. Foto Thor Balkhed Detta kan kringgå problemet med tillgång till donerad hornhinnevävnad och ändra sättet som vissa ögonsjukdomar behandlas på, säger Neil Lagali, professor vid Institutionen för biomedicinska och kliniska vetenskaper vid Linköpings universitet, en av forskarna bakom den aktuella studien.

Säkert och effektivt

Uppskattningsvis 12,7 miljoner människor i världen är blinda på grund av att hornhinnan, som är det yttre genomskinliga lagret i ögat, har förlorat sin funktion. Deras enda möjlighet att återfå synen är att genomgå en transplantation av en hornhinna från en mänsklig donator. Men bara en av 70 patienter får en transplantation. Majoriteten av dem som behöver hornhinnetransplantation lever dessutom i låg- till medelinkomstländer, där tillgången till behandlingen är mycket begränsad.

– Fokus för vårt arbete har varit att konstruera ett säkert och effektivt implantat, säger Mehrdad Rafat, forskaren och entreprenören som har designat och utvecklat implantatet. Neil Lagai och Mehrdad Rafat.Neil Lagali, professor vid Linköpings universitet, och Mehrdad Rafat, adjungerad universitetslektor vid Linköpings universitet och grundare av företaget LinkoCare Life Sciences AB. Foto Thor Balkhed Han är adjungerad universitetslektor vid Institutionen för medicinsk teknik vid Linköpings universitet och grundare av företaget LinkoCare Life Sciences AB, som står för tillverkning och certifiering av biomaterialet som används i studien.

– Vi har ansträngt oss för att säkra att det vi utvecklar ska vara tillgängligt och till överkomligt pris för alla. Det här är inte bara för människor med god ekonomi utan den här teknologin kan användas i alla världsdelar, säger Mehrdad Rafat.

Hornhinnan består till största delen av proteinet kollagen. För att tillverka ett alternativ till mänskliga hornhinnor använde forskarna därför kollagenmolekyler ur hud från grisar som renats och tagits fram under de strikta förutsättningar som krävs för bruk i människor. Grishuden som används är en restprodukt från matindustrin, vilket gör den lätt att få tag på och ekonomiskt fördelaktig. Genom en process bygger forskarna ihop de lösliga kollagenmolekylerna med varandra och stabiliserar materialet så att det tål hantering och att sättas in i ögat. Medan donerade hornhinnor måste användas inom två veckor, kan biomaterialet lagras i upp till två år.

Ny kirurgisk metod

Forskarna har också utvecklat en ny minimalt invasiv kirurgisk metod för att behandla sjukdomen keratokonus, där hornhinnan förtunnas så mycket att det kan leda till blindhet. I dag opereras patientens hornhinna bort och ersätts av en donerad hornhinna som sys fast. Ingreppet görs bara på större akademiska sjukhus.

– En mindre invasiv metod skulle kunna användas på fler platser och därför hjälpa fler människor.Bild på person som får sitt öga undersökt i maskin. Femtosecondlaser som används för att skära och manipulera hornhinnevävnad. Foto Thor Balkhed Med vår metod behöver kirurgen inte ta bort patientens egen vävnad. I stället görs ett litet snitt genom vilket implantatet förs in i den befintliga hornhinnan, säger Neil Lagali, som leder forskargruppen som har utvecklat den kirurgiska metoden.

Med den nya kirurgiska metoden behövs inga stygn. Snittet i hornhinnan kan göras med hög precision med hjälp av en avancerad laser, men vid behov också för hand med enklare kirurgiska instrument. Metoden testades först på grisar, och metoden visade sig vara enklare och potentiellt säkrare än konventionell hornhinnetransplantation.

Metoden överfördes till kirurger i Iran och Indien, två områden där många i befolkningen är hornhinnerelaterat synsvaga eller blinda, men där bristen på donerade hornhinnor är stor. I den kliniska pilotstudien deltog tjugo personer som blivit blinda eller var på väg att förlora synen på grund av keratokonus och som fick det biokonstruerade implantatet insatt. Operationerna var fria från komplikationer, vävnaden läkte snabbt och åtta veckors behandling med immunhämmande läkemedel var tillräckligt för att hindra bortstötning av implantatet. Vid konventionell hornhinnetransplantation ges medicinering under flera år. Närbild med öga och femtolaser.Biokonstruerade implantatet kan vara ett alternativ till transplantation av donerade hornhinnor. Foto Thor Balkhed Patienterna följdes under två år och under den tiden noterades inga komplikationer.

Perfekt syn efter operation

Syftet med den kliniska pilotstudien var att undersöka om implantatet är säkert att använda. Effekten av implantatet överraskade dock forskarna. Hornhinnans tjocklek och kurvatur återställdes till normal status. På gruppnivå förbättrades deltagarnas syn lika mycket som efter hornhinnetransplantation med donerad vävnad. Före operationen var 14 av de 20 deltagarna blinda. Efter två år var ingen av personerna längre blind. Tre av de indiska deltagarna som varit blinda före studien fick perfekt syn (20/20) efter operationen.

Innan det kan bli aktuellt att använda implantatet inom vården behövs en större klinisk studie. Forskarna vill också studera om teknologin kan användas för att behandla fler sjukdomstillstånd i ögat, och hur implantatet kan anpassas efter individen för ännu bättre effekt.

LinkoCare Sciences AB står för tillverkning, certifiering, förpackning och sterilisering av biomaterialet i studien med stöd av Care Group India och har bekostat tillverkning, prekliniska och kliniska tester. I övrigt har studien finansierats med stöd av bland annat European Union Horizon 2020 Programme, ALF-medel från Linköpings universitet och Region Östergötland. Bidragsgivarna har inte medverkat i design eller genomförande av forskningen. Mehrdad Rafat har patent genom LinkoCare AB och sitter i företagets styrelse. Ytterligare en av studiens medförfattare (Shideh Tabe) sitter i företagets styrelse.

Artikeln: Bioengineered corneal tissue for minimally invasive vision restoration in advanced keratoconus in two clinical cohorts, Mehrdad Rafat, Mahmoud Jabbarvand, Namrata Sharma, Maria Xeroudaki, Shideh Tabe, Raha Omrani, Muthukumar Thangavelu, Anthony Mukwaya, Per Fagerholm, Anton Lennikov, Farshad Askarizadeh och Neil Lagali, Nature Biotechnology, publicerad online 11 augusti 2022, doi: 10.1038/s41587-022-01408-w

Kontakt Visa/dölj innehåll

Forskning Visa/dölj innehåll

Organisation Visa/dölj innehåll

Senaste nytt från LiU Visa/dölj innehåll