《Drug Delivery and Translational Research》：A gel-forming antioxidant eye drop for photoreceptor protection in retinitis pigmentosa
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为解决目前针对由多种基因突变导致的视网膜色素变性缺乏广泛有效疗法的问题，研究人员开发了一种基于成胶技术的局部给药眼药水滴剂，其中负载了抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸（NAC）及其酯化衍生物（NACET）。他们发现，每日一次滴用该制剂，能在化学诱导和遗传性视网膜变性动物模型中，显著保护光感受器的结构和功能，使视锥细胞功能在特定条件下提升31-48%。这项研究为开发一种不依赖特定基因突变、可广泛应用的局部治疗RP方案提供了有价值的证据，有望满足巨大的临床未满足需求。
想象一下，你的眼睛正在发生一场“内战”。这并非外敌入侵，而是一场由基因错误引发的内部灾难——视网膜色素变性（Retinitis Pigosa, RP）。这是一种遗传性疾病，全球约每4000人中就有一人受其影响，它会导致视网膜上负责感光的“士兵”——光感受器细胞——进行性死亡。一开始是负责夜视的“侦察兵”杆细胞（rods）大量凋亡，随后，负责精细视觉和色觉的“特种兵”视锥细胞（cones）也因连锁反应而牺牲。虽然基因疗法（例如针对特定RPE65突变的Luxturna?）给极少数患者带来了希望，但对于由3000多种已知突变、涉及超过50个基因引发的广大RP患者群体而言，这无异于杯水车薪。因此，研发一种“广谱”疗法，无论病因如何，都能保护光感受器、延缓视力丧失，成为了医学界亟待攻克的高峰。
在这场视觉保卫战中，科学家们将目光投向了战场的核心机制——氧化应激。当杆细胞死亡后，视网膜的耗氧量下降，导致局部“富氧”（hyperoxia）。这种“富氧”环境会催生大量的活性氧（ROS）自由基，如同战场上弥漫的“毒气”，对幸存的视锥细胞造成致命伤害。身体的天然“解毒剂”谷胱甘肽（GSH）系统会被迅速耗尽。因此，补充抗氧化剂来中和这些ROS，成为了一个有潜力的治疗策略。口服N-乙酰半胱氨酸（N-acetyl cysteine, NAC）——一种能补充GSH并直接清除ROS的分子——已经在临床试验中显示出改善RP患者视锥功能的初步效果。然而，口服NAC生物利用度低，患者需要每日服用大剂量（如正在进行的III期试验方案为每日两次、每次1800毫克），这对于需要终身治疗的慢性病患者而言，依从性是一个挑战。
如果能像滴眼药水那样，直接将药物送到眼球后段，岂不是更理想？这正是约翰霍普金斯大学等机构的研究团队在《Drug Delivery and Translational Research》上发表的最新研究所追求的“圣杯”。他们巧妙地设计了一种“智能”眼药水，它不仅含有核心“战士”NAC或其脂溶性更强的衍生物NACET（N-acetyl cysteine ethyl ester），还能在滴入眼内后，瞬间形成一层均匀、持久的药物凝胶层，延长药物作用时间，从而有望将每日一次的局部滴眼变成现实。
为了实现这个目标，研究人员整合了多项关键技术。首先，他们采用了低渗成胶技术，将温敏性聚合物Pluronic F127配制成低于其临界凝胶浓度（CGC）的低渗溶液。这种独特的制剂一旦接触眼部组织，会因渗透压差快速吸水，在眼表均匀铺展并原位形成一层薄薄的凝胶，实现药物的缓释。其次，研究在两种经典的视网膜变性动物模型上验证了药效：一种是化学诱导的大鼠模型（通过玻璃体内注射除草剂百草枯/Paraquat, PQ），另一种是携带PDE6β突变的rd10遗传性小鼠模型。疗效的评估依赖于视网膜电图（ERG），这是一种无创的电生理学技术，通过记录视网膜对光刺激产生的电信号（如视杆细胞主导的暗适应b波振幅和视锥细胞主导的明适应b波振幅）来客观衡量光感受器的功能。此外，他们还通过组织学分析，直接测量视网膜外层核层（ONL，光感受器细胞核所在层）的厚度，评估光感受器的结构保护情况。体外研究则在人视网膜色素上皮细胞（ARPE-19）模型中，利用活性氧（ROS）测定试剂盒（DCFDA法），验证NAC和NACET的直接抗氧化活性，并探索了添加乙二胺四乙酸（EDTA）、单宁酸（TA） 等辅料对提高NAC在溶液中化学稳定性的效果。
结果部分揭示了一系列关键发现。
1. 体外ROS测定表明，NAC和NACET能有效减少由TBHP诱导产生的活性氧，呈现出剂量依赖性。而其氧化二聚体diNAC的抗氧化活性则显著降低，这提示保护药物活性巯基至关重要。
2. 成胶型抗氧化眼药水在大鼠模型中的疗效令人鼓舞。在PQ诱导的氧化应激性视网膜变性大鼠模型中，每日一次滴用负载NAC或NACET的成胶滴眼液，显著保护了光感受器的功能。具体而言，NAC治疗显著提升了暗适应ERG（scotopic b-wave）的波幅（约46-61%提升），而NACET则显著提升了明适应ERG（photopic b-wave）的波幅（约43-48%提升）。组织学分析进一步证实，这两种治疗都能有效维持视网膜外层核层的厚度，表明对光感受器结构有保护作用。
3. 成胶型抗氧化眼药水在rd10小鼠模型中的疗效则呈现出更复杂的结果。在遗传性、进展迅速的rd10小鼠模型中，虽然治疗从睁眼（P14）后即开始每日一次持续给药，但在中期阶段（P50），只有NACET治疗组显示出对光感受器功能的显著保护作用（明适应b波振幅提升约31%）。在早期（P35）和晚期（P65）阶段，两种药物与安慰剂相比均未显示出显著差异。这提示，对于这种极具攻击性的遗传模型，药效可能有限，或者药物在储存期间的稳定性影响了长期效果。
4. NAC体外化学稳定性研究揭示了开发稳定制剂的挑战。研究发现，NAC在水溶液中不稳定，其活性巯基容易氧化形成无活性的二聚体diNAC。在42°C加速降解条件下储存两周后，溶液中仅剩约40%的NAC，其抗氧化效力也大幅下降。通过系统筛选，研究人员发现添加EDTA能有效抑制NAC的二聚化，使其在储存后仍能保持高达83%的浓度和良好的抗氧化活性。此外，在无氧（anaerobic）条件下制备和储存，也能最大程度地保护NAC的稳定性。
结论与讨论部分强调了这项研究的突破与局限。该研究首次证明，通过创新的低渗成胶技术，可以开发出一种每日仅需一次滴用的眼药水，其负载的抗氧化剂（NAC/NACET）能够有效递送至视网膜后段，并在动物模型中为光感受器提供功能性（ERG提升）和结构性（ONL厚度保持）的保护。这为开发一种不依赖特定基因突变、非侵入性的RP广谱疗法提供了概念验证。
然而，挑战依然存在。首先是药物的化学稳定性问题。NAC在水溶液中易氧化失活，添加EDTA是有效的稳定策略，但要达到药品级的长期稳定性仍需进一步优化，例如可能需要采用单剂量安瓿包装。其次，从小型啮齿动物到更大眼睛的物种（如兔、猪乃至人）的转化是下一个关键障碍，因为眼部解剖结构（如眼表面积与体积比、泪液动力学、巩膜厚度等）的差异会显著影响药物的递送效率。最后，尽管在rd10小鼠模型中观察到的保护作用有限，但考虑到该模型的极端攻击性，这种局部给药策略在进展更慢的人类RP中可能具有更大的治疗窗口。
总而言之，这项工作开辟了一条极具吸引力的治疗新路径：将每日口服大剂量药物，转变为每日滴用一次的眼药水，极大地方便了患者，有望提高治疗依从性。虽然通往临床应用的道路上还需解决制剂稳定性和在大动物中的药效验证等难题，但它为千千万万饱受RP折磨的患者，点亮了一盏通往更便捷、更普适性治疗方案的希望之灯。
