编者按：来自USC Roski眼科研究所的Mark Humayun教授团队研究开发出利用生物医学工程技术治疗退化性神经疾病，共同发明了Argus II视网膜假体，这是一种视网膜植入物，来帮助患有遗传性视网膜色素变性的患者。《国际眼科时讯》有幸在2018 ARVO大会上与Humayun教授讨论了有关Argus和视网膜假体的进展情况。

2016年美国总统奥巴马为表彰Humayun教授的工作，为他颁发了美国国家技术与创新勋章(National Medal of Technology and Innovation)。他说:“能在全美国范围内得到认可是我的荣幸。“这份荣誉不仅属于眼科，同样属于医学，也归功于相关工程和技术领域的努力。当我第一次听说这件事的时候，我认为这可能是颁错奖，因为之前的获奖者是包括史蒂夫·乔布斯和比尔·盖茨等科技巨匠。奥巴马总统非常具有亲近力，马上就理解了这项技术。这是一个很棒的经历。”

2002年，Humayun教授在世界上首次植入了第一个Argus I装置，然后在2007年植入了第一个Argus II植入物。FDA在2013年批准了该设备。他解释说:“Argus II是一种视网膜上的植入设备，它可以将生物电子植入到眼球及其周围，让视网膜盲、光感受器丢失以及遗传性视网膜变性导致的失明患者重新获得视力。”Argus相当于是一个摄像头，可以捕捉图像，并通过无线方式将它们发送到植入物上，然后再通过复杂的软件代码来启动盲眼。Argus II是第二代产品。在第一代Argus中，只有6个植入物通过长时间手术被植入患者眼中。虽然Argus II的植入术仍然是一项很长的手术，但现在已经可以由经过培训的视网膜医生独立完成。在欧洲、加拿大、美国、中东、亚太和俄罗斯都得到了批准。目前现在全世界有超过350个植入物。

在技术的应用过程中遇到哪些困难

Humayun教授表示，“这是一个昂贵的设备，大约145000美元。”金钱负担部分是棘手和困难的，特别是在美国之外。除了价格上的困难，现在面临的挑战是如何进一步改进设备。目前，它可以帮助完全失明的人在没有援助的情况下活动。患者能分辨大的物体在哪里，比如感受门口的方位等等。他们能读大的字。但是为了进一步提升，他们需要能够读到更小的字体或者能够区分颜色。这些都是我们现在正在做的事情。

除了技术和临床方面的挑战，《国际眼科时讯》还询问此项技术是否存在伦理问题。Humayun教授说：“我看不出有什么问题，但在听力障碍人群，有一个反对人工耳蜗植入的理由，认为这意味着人们没有必要去学习手语，因此更不容易融入到听力受损的人群中。”我不认为这会发生在视力受损的人群中。患者不会因为使用植入物而失去一项技能。我不认为这存在道德问题。这纯粹是一种技术去恢复感官。”Humayun教授解释道，我们必须依靠视网膜假体植入受着来了解他们的视力如何恢复，并讲述了患者的体验。“一开始，当被问及他们看到了什么，患者表现出的是大脑神经的可塑性过程，结果是相当惊人的。”一开始，他们看到的是光点，就像像素化的照片。接下来，几个星期后，他们开始看到图形。大脑能够把光点整理成形状和图片。这可能是视网膜的应答，但我们倾向于考虑这种变化是由于大脑的可塑性造成的。我们在视觉上都有由于视神经连接点造成的生理盲点，但我们不会感觉到盲点的存在。我们知道包括大脑在内的视觉系统因为存在可塑性，从而有适应接收器的信号变化的能力。

致力于恢复患者视力的初衷

“对我来说，这是我个人的故事”，他回应道，“当我在医学院的时候，我的祖母因为糖尿病而失明。这改变了我要做的事情。我曾经想要成为一名神经外科医生，突然我意识到视力的重要性。我和她一起经历了这一切，这使得我开始专注于这个领域。我意识到现有的药物和手术技术是不够的。我们需要生物工程设备来帮助恢复视力。于是我进入了眼科学领域，然后进入了工程领域，目的是为了让盲人恢复视力。Humayun教授向我们描述了他第一次感到自己实现目标了：“它实际上是在动物模型中。我们可以从视觉皮质和视网膜上检测信号，但我们真的无法分辨出动物能看到什么。因此人们很难相信我们。真正的突破时刻出现在手术室。我们当时没有植入物以及其他设备，但我们有微型电极，放置在一个完全失明的患者的眼睛里，与电脑相连。这个人已经失明50年了。当他回答说他能看到我们试图去创造的光点时，这是我职业生涯中最快乐的一天。这太神奇了。一位已经失明了50年的患者，在20分钟的程序中，我们让他看到了一个光点。虽然那只是一个光点。但这是一个起点，它坚定了我的信心，必须坚持做下去，为了能够恢复盲人的视力。无论多么艰难，我都不能放弃。这是非常困难的。制作出植入设备是异常艰难的。那时，我们可以有髋关节植入、人工晶状体植入、在眼睛周围的植入物来治疗视网膜脱离，但这里我们研究的是黄斑区的生物工程。这是令人难以置信的想法。在那个区域有数以亿计的神经元。它是如此的致密和如此敏感，只由光触发。我们如何在不破坏黄斑组织的前提下，设计出这种非常精致的设备？底线是安全。另一方面，人体是一个温热盐水环境，即可能是最具腐蚀性的环境。所以黄斑组织的安全性和设备的安全性都是问题。但是最难克服的挑战是来自眼睛到大脑的代码。患者长期没有视力，往往无法准确地指导我们的预后。因此我们使用了集合性人工神经网络。

Humayun教授表示，接下来的Argus III的进展将围绕软件的发展——数字变焦、彩色视觉、边缘增强、感兴趣区域识别（例如人脸识别）。还有许多需要去进一步需要做的软件改进，革新性的升级、开发高像素、更高分辨率的设备。

超越Argus

随着对视网膜色素变性治疗的成功，其他的眼部疾病是否也同样可以通过球内植入物来得到获益？

Humayun教授认为，任何导致视网膜损伤的疾病都可以得到获益。目前只有遗传性视网膜疾病、视网膜色素变性被获批可以进行治疗，但是可以植入Argus使用不同的电极数组，“猎户座”工程已经开始——把植入物移植在大脑的视觉中枢。同样的相机，同一台计算机芯片技术。视觉传导至视觉中枢，传出通路应答产生问题，导致视力丢失，以此由于青光眼或其他视神经受损的患者，“猎户座”工程通过在大脑界面的工作会让这类患者受益。此外，Humayun教授和他的团队一直在研究另一种恢复视力的方法。“这是另一个令人兴奋的领域，在黄斑的生物工程方面再次得到突破。在黄斑变性的情况下，光感受器仍然存在，但缺乏RPE层。我们在一个可折叠的支架上开发了一种干细胞衍生的RPE植入物，我们通过一个微切口将植入五放在视网膜下面。如果这些细胞被做成注射悬浮液，它们并不会产生很大的作用。当它们被置入一个良好的有序的层时，它们会产生巨大的作用。我们已经让患者获得了15个字母的视力提高。他们可以获得有效的中心视力，在术前只有在周边视觉(偏心固定)。这是FDA批准的IIa研究，我们获得了很好的疗效。移植手术大约需要两个月的时间，在那之后，视力开始好转。如果继续进行，那就有望可以恢复中央阅读的视觉，颜色和高分辨率的视觉。但我们正拭目以待。我们有5个患者，并且对结果很期待。因此，如果病变视网膜仍然功能残存，那么就可以使用由干细胞衍生的细胞组成的工程支架来完成。但如果视网膜严重受损，那么需要绕过它，转而使用生物电子植入物来进行治疗。”

中美之间的技术合作

中美两国在医学研究领域的合作成果越来越多，对患者也有益处，Humayun教授也认为，两国在眼科研究领域的合作将继续保持积极的态势。“我去过中国很多次。我和中国的医生有着非常密切的专业交流。我们已经培训了很多医生。中国一直以开放的态度欢迎我，我也很喜欢在中国工作。中国的医生有很聪慧睿智的头脑。在中国，在基础设施方面，做得比在美国做得要快得多。在那里工作和开发技术是很有乐趣的。我们在中国食品药品监督管理局获得了更多的经验，他们对这类新技术的审批越来越宽松。我对中美关系和合作感到非常愉快。”

（来源：《国际眼科时讯》编辑部）

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