青光眼是仅次于白内障的世界第二大致盲原因，每年影响全球约8000万人。这种疾病的特征是神经退行性变，包括从周围到中心的渐进性视野丧失，最终导致完全失明。视力下降主要是由于眼压升高引起的。>22毫米汞柱)对视网膜神经节细胞(RGCs)的损害，RGCs是视网膜上形成视神经的神经元群，视神经将视觉信号从眼睛传递到大脑。目前，青光眼患者的治疗主要是通过药物治疗或手术干预来降低IOP。虽然这些治疗组合可以有效地降低IOP，但它们不能提供保护或恢复RGCs损伤的支持。因此，由于RGC持续变性，许多患者继续遭受视野恶化的痛苦。

图1所示。星形胶质细胞-神经元共培养模型及生物利用度和生物活性评价流程综述。

非病毒基因治疗是一种新型的基于基因的治疗方法，利用纳米技术和核酸提供非常规的治疗可能性，可以解决青光眼治疗中未满足的需求。更具体地说，脑源性神经营养因子(BDNF)质粒DNA基因治疗可以通过传递BDNF编码的质粒DNA，对患者的视网膜细胞进行基因修饰，并将其转化为“医学视网膜细胞”。然后，Medic细胞可以介导患者眼睛内BDNF蛋白的局部生成和释放。由于BDNF已被证明为神经元提供了有希望的治疗可能性，从医学视网膜细胞中释放的BDNF可以为已经受损的RGCs提供支持或预防损伤的手段。

为了确定最有效的基因传递系统，需要一个在体外有助于筛选转染效率和生物利用度的大量制剂，可推进到活体动物的进一步研究。因此，我们开发了一个三维星形胶质细胞-神经元共培养模型来模拟“中等”和“应激”细胞的微环境在体外。此外，通过结合酶联免疫吸附试验(ELISA)和免疫荧光成像和示踪技术，我们可以评估候选基因传递系统的治疗潜力。

为了在评估新型基因治疗系统的治疗潜力时提供生物测定的原理证明，我们使用了市售的非病毒基因传递系统K2®作为模型系统。在transwell插入物上培养的星形胶质细胞，通过K2®纳米颗粒系统进行基因修饰，转化为表达bdnf的星形胶质细胞(medic星形胶质细胞)，而在共培养装置底部培养的神经母细胞瘤细胞暴露于过氧化氢中以模拟发生氧化应激的神经元(应激神经母细胞瘤细胞)。利用ELISA法测定体外培养的星形胶质细胞释放BDNF的量，在72小时内产生的浓度高达10,367.1±390.8 pg/mL。BDNF的释放导致受体应激神经母细胞瘤细胞的神经突生长刺激。具体来说，荧光显微镜分析显示，与无培养基星形胶质细胞共培养72小时的应激神经母细胞瘤细胞相比，与培养基星形胶质细胞共培养的应激神经母细胞瘤细胞的神经突长度(>20 μ m)增加了10.8倍。

总之，我们已经通过这项研究表明，所描述的生物测定是一种可行的和通用的系统，可以用作识别有前途的非病毒基因传递系统的工具。此外，利用BDNF作为一种有前途的神经营养因子的创新基因治疗方案的发展，可以在视网膜中提供神经保护，并成为有助于预防青光眼失明的扩展治疗的一部分。

Ding Wen Chen, Marianna Foldvari报道
加拿大安大略省滑铁卢市滑铁卢大学药学院和滑铁卢纳米技术研究所

出版

筛选治疗青光眼的非病毒性神经营养因子基因传递系统的体外生物测定模型。
陈大伟，Foldvari M
2016年12月

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