中大眼科研究焦點

青光眼是香港一種導致不能逆轉失明的最重要成因。原發性閉角型青光眼(PACG)是發病率和失明風險較高的一種青光眼之一,發病率在中國人之中最高。我們的研究團隊對PACG進行深入的研究,被廣泛認為是領先全球PACG手術治療的臨床研究團隊之一。 

2005 年以來,我們進行了三項極具意義的隨機對照臨床試驗這些試驗確立以晶狀體摘除手術(有白內障的晶狀體或甚至清淅的晶狀體)之功效和安全性在處理接受過虹膜穿孔術的PACG眼睛它是可行的第一線手術選項晶狀體摘除手術至少為PACG病人局部地逆轉了前房角閉合的結構傾向,降低眼壓以及對青光眼藥物的需求,並加強了後續青光眼激光治療或手術的效果,尤其是涉及前房角的手術。 

在我們早前就急性原發性房角閉合(APAC)的隨機對照試驗中,我們已確認氬激光周邊虹膜成形術(ALPI)是一種有效而安全的第一線治療措施。我們研究小組的另一項隨機對照試驗也證實了早期晶狀體摘除手術對於預防由急性房角閉合發病惡化後轉為慢性PACG,相比傳統激光虹膜周邊穿孔術更為有效。我們 持續10 年的跟進結果顯示,接受早期晶狀體摘除術的患者需要使用較少的青光眼藥物來控制眼壓,而且失明率亦較低。該論文於 2021 4 月被世界青光眼協會的聯合諮詢委員會評選為“本月論文”。 

我們在PACG的其他研究成果還包括 (1)其他針對PACG的手術,包括激光虹膜周邊穿孔術成形術、小梁切除術(穿透性、非穿透性、二氧化碳激光輔助)、房角分離術(GSL),青光眼引流裝置植入手術睫狀體激光手術(經鞏膜和內窺鏡),以及上述的各種組合的臨床療效和安全性; (2) 手術對PACG眼睛前房結構的影響; (3) PACG眼睛的晝夜眼壓水平及不同治療對壓波動的影響; (4) 使用不同手術技術治療PACG的成本效益,以及 (5) PACG的遺傳基礎。 

我們的青光眼研究團隊與國際聯盟合作在《自然遺傳學》(Nature Genetics)發表了4篇原創論文(2019年期刊影響指數為27.605,在遺傳與遺傳學的期刊排名為2/178),及在《眼科》(Ophthalmology)期刊發表了13篇原創論文(2019年期刊影響指數為8.470,在眼科學的期刊排名為3/60),及合共43篇原創論文。我們的首席研究員譚智勇教授為國際公認的PACG權威,曾多次獲邀在國際科學大會上就PACG的管理演講,包括9次冠名/頒獎講座、超過190次研討會講座及指導課程,當中包括享負盛名的國際榮譽講座:美國白內障和屈光外科醫師協會(ASCRS)年度科學會議,以及亞太眼科學會(APAO)De Ocampo 講座和 Holmes 講座。 

近視是全球最常見的眼部疾病,對世界範圍內大多數人群構成健康威脅。近視與眼球過度生長有關,可引起威脅視力的併發症。香港是世界上近視患病率最高的地區之一,近視率在六、七、八歲兒童中分別為12%24%33%,在大學生中高達95%。本研究組深耕近視研究項目,作為全球領先的近視研究團隊之一,獲得業界廣泛認可。

本研究組開展了全球首個低濃度阿托品眼藥水控制近視的隨機安慰劑對照雙盲臨床實驗,即低濃度阿托品近視進展(LAMP) 研究。研究確認0.05%為阿托品進行近視控制的最佳濃度,可降低67%近視進展率。其主要通過減緩眼軸伸長發揮抗近視作用,因而減少潛在的近視併發症。近視在幼童中相對進展較快,因此需要相對較高濃度的阿托品以達到有效控制的目的。我們的研究結果為這種新興且前景廣闊的療法確立了治療方案,將使數百萬遭受近視迅速增長的兒童受惠。

同時,本研究組進行了基於人群的香港兒童眼科研究,在30,000名兒童及其父母中開展流行病學隊列研究,收集詳細的表型和基因型特征。該研究確認了近視傳統風險因素如近距離工作及戶外活動減少等在近視進展中的作用,並發現生活方式及父母患有近視可影響兒童近視進展。研究發現,父母患有近視對兒童近視發展影響最大,並與兒童近視程度有關。我們的最新研究顯示,二手煙暴露以及近視遺傳基因對於兒童眼部結構均具有不利影響,這一發現引起了世界媒體的關注。與此同時,我們深入探索以脈絡膜血管系統為基礎的弱視早期檢測,成為該領域世界領先的研究團隊。通過聚焦眼部保健,團隊倡導兒童保健的新理念。

除此之外,我們還建立了香港深近視隊列,以評估(1)香港深近視兒童與成人中近視相關的眼底變化和視力預後;(2)香港深近視兒童與成人中脈絡膜和鞏膜變化的全球評估;(3)深近視兒童功能性視覺能力和生活質量;以及(4)深近視的遺傳基礎。

團隊的近視研究工作獲得了超過700萬美元的研究資助。2016至2020年間,以本學系為通訊單位,團隊研究成果共發表20餘篇原創論文,成果發表在Ophthalmology, JAMA Ophthalmology, American Journal of Ophthalmology, British Journal of OphthalmologyActa Ophthalmologica 等知名雜誌上。團隊首席研究員、香港中文大學醫學院眼科及視覺科學學系任卓昇副教授是國際公認的近視權威,曾受邀在國際科學大會上發表7次近視獎、主題演講和70多場近視特邀研討會演講。團隊的工作亦獲得了多個獎項的認可,包括亞太眼科學會 (APAO) 中島獎、APAO 傑出服務獎、APAO 預防失明傑出服務、亞太斜視和小兒眼科學會青年研究者獎以及香港醫學專科學院青年研究員最佳原創研究金獎等。

視網膜母細胞瘤 (RB) 是最常見的惡性眼內癌症,約佔所有兒科癌症病例的 4%。香港每年大約有 5 至 10 宗新發病例。大約 40% 的 RB 是遺傳性的,其餘則均為散發性。遺傳性 RB 患者在晚年易患非眼部的癌症,40 年後有 30% 會罹患繼發性腫瘤,22% 會罹患兩種繼發性腫瘤。RB最常見的病徵或症狀是白瞳症和斜視。診斷時間會大大影響治療方法和患者保存眼球和視力的機會,晚期視網膜母細胞瘤並且已擴散至眼外通常是致命的;而早期的RB可透過全身和局部治療治愈。然而,RB 通常在相對較晚的階段被診斷出來,因為早期發現需要較為警惕的篩查和較高的公眾意識。我們的研究團隊對視網膜母細胞瘤進行了深入的研究和計劃,並積極參與國際工作組。 

負責調節細胞生長的 RB1 基因與形成 RB 腫瘤有關。我們對 RB1 基因和其他 RB 相關基因進行了廣泛研究,以更好地了解疾病機制。我們發現香港華人中約有 19% 的 RB 患者攜帶RB1 突變,RB1 啟動子沒有甲基化。對於大多數患者,我們發現 RB1 基因因功能喪失突變和雜合性喪失而停止活動。我們在 RB 中發現了 DNA 修復基因(MGMT 35% 和 MLH1 67%)和腫瘤抑制基因(RASSF1A 82%)的表觀遺傳沉默,D19S902 和 D22S539 的染色體區域雜合性丟失。我們還發現了B 淋巴瘤 Mo-MLV 插入區 1 (BMI-1) 蛋白的上調與癌細胞侵襲有關。 

我們還通過一種新方法成功地誘導了 RB 的細胞死亡。我們之前的研究發現 GHRH、GHRH-R 和 GH 在視網膜中高度表達。我們已經成功地通過 GHRH-R 拮抗劑誘導了 RB 的細胞死亡。我們還發現 RB 蛋白的缺乏會使細胞採用更容易出錯的途徑來修復斷裂的 DNA,這會損害整體基因組的穩定性並導致更高的腫瘤發生趨勢。臨床上,傳統的化學治療會減慢結膜傷口癒合,我們亦發表了使用局部自體血清促進結膜傷口癒合的研究 

除了對 RB 進行深入研究外,我們於 2017 年與兒童癌症基金會和衛生署合作,在全港開展了香港視網膜母細胞瘤認識和教育運動,以提高公眾對 RB 的認識,以便及早發現疾病並改善結局。我們還於 2020 年建立了香港視網膜母細胞瘤登記名冊,以記錄香港的癌症發病率、死亡率以及臨床表現、分期、治療方式和長期結果等詳細信息,這將提供更準確和全面的數據,並為深入了解RB的流行病學和特徵研究創造了條件 

以學為通訊單位,團隊於2002年至2021年間發表RB相關的原創文章14篇,刊登於Lancet Global Health, JAMA Oncology, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, Ophthalmology, 以及 Investigative Ophthalmology and Visual Science等主要期刊上並在Advances in Vision Research Volume I, II and III一書中著有三個書目章節。我們的工作於2020年獲得醫院管理局九龍中組傑出團隊獎。我們的首席研究員,國際公認的視網膜母細胞瘤權威任卓昇教授已加入全球視網膜母細胞瘤研究小組、視網膜母細胞瘤世界網絡和全球視網膜母細胞瘤演講2017 年研究。 

甲狀腺眼病 (Thyroid Eye Disease,TED) 俗稱甲狀腺上眼,是一種與自身免疫甲狀腺病(autoimmune thyroid disease)相關的疾病,也是全球最常見的成年人眼眶病。位於新界東聯網的甲狀腺眼科門診,是香港首個針對甲狀腺眼病提供醫療服務的亞專科門診。甲狀腺眼科診所由莊金隆副教授(Dr Kelvin KL Chong) 創立,與香港中文大學眼科中心 (CUHK Eye Centre)、眼科研究實驗室,聯同內分泌、腫瘤科和放射科醫生共同組成的多學科綜合醫療團隊。自 2010 年秋季成立以來,該團隊已處理超過1000多名甲狀腺眼病患者。甲狀腺眼科門診多方面促進了本地甲狀腺眼病的診症, 治療、手術和轉譯研究,在 2020 年榮獲了“新界東聯網傑出團隊”獎。(左下圖)

我們與香港中文大學影像及介入放射學系(DIIR) 合作建立了 3T 多參數磁力共振 (multiparametric MRI) 圖譜,用於漸進/活躍期(progressive)甲狀腺眼病以圖像導引為治療作指引(image-guided therapy),這是提高亞太地區甲狀腺眼病患者臨床護理標準的重要突破 (余兆麒醫療基金 2020)。歐洲格雷夫斯眼眶病專家小组(EUGOGO)僅依靠臨床檢查(clinical activity/severity)來評估病情以提供治療方案。然而跟據我們本地案例的經驗, 華人/東方人的甲狀腺眼病,不論在表徵或病情進展方面與西方人有著重大差異。採用 3T-多參數磁力共振可以客觀地提早洞悉到甲狀腺眼病臨床上細微變化,跟據個別個案的活躍及嚴重程度使用藥物(活躍期、早期疾病)或手術治療(纖維化、病情穩定)。

我們聯合使用 3T-多參數磁力共振來評估免疫抑制治療前、後的眼外肌炎症和眼外肌肥大的研究,最近被EUGOGO 20 週年會議中授予”最佳報告獎”。 我們更進一步擴大了 3T-多參數磁力共振的使用,用以評估華人/東方人病患者中最常見的淚腺病變。 這與上眼瞼腫脹和嚴重乾眼有著密不可分的關係,該技術可為眼瞼和淚腺周邊的類固醇注射治療,及因甲狀腺眼病而出現的嚴重乾眼症 (Thyroid Associated Severe Dry Eye)的治療提供客觀的參考。

3T 多參數磁力共振圖像顯示出病變的嚴重性(T1 加權,左圖),及放射學上的活躍性(STIR,右圖);甲狀腺眼病在接受三聯免疫抑制治療前後的變化(上圖為治療前;下圖為治療後)

綜合臨床、放射學和免疫學評估,我們團隊為視神經病變和頑固性複視患者,設計了階段性的三聯治療方案。以類固醇脈衝治療、眼眶放射電療或/和口服免疫抑製劑聯合治療,作為甲狀腺眼病視神經病變 (Dysthyroid optic neuropathy, DON) 或眼外肌病變(頑固性/進展性複視) 或難治性眼眶病的新輔助治療。 我們積累了不少口服免疫抑製劑的的第一手臨床經驗,如 : 甲氨蝶呤、硫唑嘌呤、黴酚酸酯、西羅莫司等;對於三聯治療治療無效的頑固性甲狀腺眼病,團隊則採用生物製劑,如 : 利妥昔單抗和托珠單抗。

結合類固醇脈衝治療、眼眶放射電療及黴酚酸酯、西羅莫司

視神經病變是甲狀腺眼病的一種不常見但威脅視力的病發症。10 多年來,我們一直在推廣聯合使用藥物和眼眶減壓外科手術作為一種個性化的疾病管理方法,以提高安全性(降低複視風險)和有效性(改善視神經病變)。 我們是全球首批獨立開展“內窺鏡下經篩竇內眶壁減壓術治療甲狀腺眼病視神經病變”的眼科專科醫生,相關手術曾於2011年榮獲美國眼科學會“最佳視像演示“獎。 我們同時引進以導航系統引導的眼眶減壓手術訓練和示範。 (余兆麒醫療基金 2019)。

使用導航系統指引以內窺鏡進行甲狀腺眼病視神經病變的眶尖減壓手術

為避免亞洲患者因眼球凸出而進行眼眶減壓手術後而時常出現的皮膚瘢痕, 我們還開發了“無疤痕深外側壁眼眶減壓技術”,該方法在 2018 年世界眼科大會期間獲得了“最佳手術視頻獎”。

我們的多學科轉化研究側重於:

(1)利用甲狀腺激素受體(TSH-R)和胰島素生長因子-1受體(IGF-1R)檢測以識別潛藏甲狀腺眼病惡化傾向的患者;

(2) 利用人工智能及深度學習開發以外觀照片為本的生物圖像標記 (香港中文大學20019年Research Sustainability of Major RGC Funding Schemes) ;

(3) 利用光學相干斷層影描(Optical coherence tomography,OCT)與相干斷層影描血管掃描(OCT angio-graphy)的生物圖像標記精準監測和評估甲狀腺眼病的活躍性和視神經受壓的機會(左下圖)

(4) 運用3T磁力共振掃描及人工智能技術早期監測甲狀腺眼病的活躍性(GRF 2020);

(5) 通過新一代高通量测序技術識別甲狀腺眼病的基因標記 (GRF 2020);

(6) 與英國及德國團隊合作建立用於甲狀腺眼疾疾病通路、治療標靶和藥物篩選研究的動物模型。

眼眶脂肪和眼部肌肉肥大和浸潤是甲狀腺眼病的主要病理變化。我們首次建立了特定部位(眼眶脂肪)幹細胞模型,通過該模型我們確定了骨塑型蛋白-4的特殊角色,及其在甲狀腺眼病相關眼眶脂肪增生中的具體作用。

作為國際甲狀腺眼病學會(International Thyroid Eye Disease Society, ITEDS)三位亞洲創會理事之一,莊金隆副教授積極參與由ITEDS發起的教育活動(任教育總監) 和多中心臨床研究。 此外,他還曾擔任香港眼科整形學會(Hong Kong Society of Ophthalmic Plastic and Reconstructive Surgery, HKSOPRS) 的主席和亞太整形學會(Asia Pacific Society of Ophthalmic Plastic and Reconstructive Surgery, APSOPRS)第一副主席。這兩個專業團體由香港和亞太地區的眼整形外科醫生組成,成員主要從事甲狀腺眼病的管理。2021 年,我們亦組織了一次 APSOPRS-ITEDS 網絡研討會,主題為:“甲狀腺眼病 東西方匯聚:治療、技術和轉化更新”。

香港中文大學眼科及視覺科學學系開展了關於復雜眼病的基因組學和分子生物學研究,包括年齡相關性黃斑變性(AMD)、息肉狀脈絡膜血管病變(PCV)、中心性漿液性脈絡膜視網膜病變(CSCR)、糖尿病視網膜及黃斑病變、原發性開角型青光眼(POAG)、原發性閉角型青光眼(PACG) 、圓錐角膜,以及近視。此皆為常見眼病,且均可能致盲。我們還研究了能引致嚴重後果的罕見的單基因眼病,如遺傳性視網膜退化性疾病 (IRD),先天性青光眼,角膜發育異常,以及視網膜母細胞瘤。此外,我們還深入研究兒童眼部特徵的基因學,包括屈光不正(包括近視發生及進展)、眼軸長度、眼壓、角膜厚度、視網膜神經纖維層厚度和視網膜血管系統的各項參數。 

在AMD和PCV的基因學研究中,我們發現了PGFANGPT2TIE2ABCG1等基因作爲新生血管性AMD和PCV的新易感基因。在2006年,我們發現在滲出性AMD的易感基因HTRA1 中存在一種細胞活力更高、細胞凋亡更少且對失巢凋亡的反應更弱的變異位點,該變異對疾病具有保護作用。我們鑑定出該保護性HTRA1變異(c.34delCinsTCCT)是通過在視網膜色素上皮(RPE)細胞退化中發揮作用而參與AMD的發病機制。通過描繪比較濕性AMD和PCV的基因譜,我們發現大多與AMD相關的基因也與PCV相關,唯在HTRA1 基因上的變異對新生血管性AMD的影響明顯強於對PCV的影響。因此,我們發現了濕性AMD和PCV既存在重疊的基因成分,也存在一定的差異我們近期進一步對濕性AMD、PCV和CSCR作對比性基因學分析并發現在CFH及AMRS2/HTRA1基因上濕性AMD和PCV的危險性等位基因對於CSCR具保護作用,提示了該三種主要的黃斑疾病具有等位基因異質性我們的團隊在鑑別新生血管性AMD、PCV和CSCR基因成分的異同方面具有領先的優勢。 

在青光眼的基因學研究中,我們確定了POAG和PACG的特定基因關聯模式該基因關聯模式由多個基因位點組成,包括CAV1CAV2SIX1SIX6FOXC1PARLABCC5HTR3DHTR3C這些發現有助於構建複雜的青光眼基因結構圖譜。 

在近視的基因學研究中,我們除了鑑別出新的基因和變異外,還率先研究了不同嚴重程度的近視輕度、中度和高度近視的基因成分。我們在PAX6ZC3H11BZFHX1BSNTB1 基因中均發現了對高度近視產生更強影響的變異。因此,這些基因已成為高度近視患者基因篩查和預測的候選基因。 

在外周性鞏膜化角膜(一種角膜混濁疾病)的基因學研究中,我們鑒定出RAD21基因的雜合突變可導致角膜基質中膠原纖維的紊亂。從發病機制上講,該突變通過影響3D染色體組織和細胞粘附基因簇PCDHG的表達,從而減少了胚胎髮育過程中的神經嵴遷移和角膜基質發育。這是對角膜疾病發病機制的新認識。 

在視網膜母細胞瘤的研究中,我們明確了該疾病與GHRHGHIGF1軸的新關聯,揭示了GHRH-R參與視網膜母細胞瘤的存活和增殖過程,並提出GHRH-R拮抗劑可以特異性殺死RB細胞。 

在兒童各項眼部特徵的基因學研究中,我們探索了與屈光不正、眼軸長度、眼壓中央角膜厚度及視網膜神經纖維層厚度相關的基因成分。我們首次證明了ZC3H11BBICC1這兩個基因與中、高度近視相關且提出ZC3H11BKCNQ5SNTB1GJD2WNT7BRSPO1基因與兒童眼軸過長相關。此外,我們首次明確了ZFHX1BKCNQ5GJD2基因的變異與兒童近視進展相關近期,我們進一步發現了SIX6基因与兒童視網膜神經纖維層厚度有年齡及性別特異的相關性。 

2016年至2021年間,我們部門作爲通訊機構一共發表了35篇關於眼基因學的原創文章。並且,我們與國際眼科研究機構合作,確定了與濕性AMD、PCV、青光眼和近視相關的多個新基因和變異位點,這些合作研究的結果也發表于另外的21篇論文。我們發表文章的主要期刊包括Lancet OncologyNature GeneticsNature CommunicationsAmerican Journal of Human GeneticsProc Natl Acad Sci USAGenetics in MedicineHuman Molecular GeneticsOphthalmologyBritish Journal of Ophthalmology,以及Investigative Ophthalmology & Visual Science 

香港中文大學眼科及視覺科學系進行的眼部影像研究,專注於圖像分析技術和人工智能的開發和應用,以研究常見眼部疾病(例如青光眼和糖尿病視網膜疾病)。我們在與眼部影像相關的國際評審期刊和書籍上發表了 100 多篇學術文獻,並發表了多篇關於開發光學相干斷層掃描血管造影定量分析和人工智能分析眼部圖像技術的學術文獻。我們的研究團隊從大學教育資助委員會優配研究金 (GRF) 、研究配對補助金計劃醫療衞生研究基金 (HMRF)、創新科技署創新科技基金 (ITF) BrightFocus 基金會獲得研究資助。這些研究結果加深了對眼疾的理解,促進使用最先進的眼部影像技術以制定更有針對性和更有效的篩查策略和風險評估,從而預防失明對科學界以及社會帶來極具潛在的影響力和益處 

目前,我們正專注於將我們的眼部成像相關研究從“醫學研究”轉化為“臨床應用”。由張艷蕾副教授領導的研究團隊正在進行一項試點研究,將我們的人工智能算法配置到醫院管理局屬下醫院,以加強眼疾篩查、分類和轉介,令病人得到及時治療和眼疾管理。人工智能算法將大大提高當前臨床工作流程的效率,減少眼科醫生的工作量,減少眼科檢查的等待時間,同時保持香港公共服務的低篩查成本。我們還將率先使用基於人工智能的視網膜成像來篩查阿爾茨海默病,以幫助早期疾病檢測。我們的人工智能研究項目將通過提高醫療保健系統的質量和效率以及改善患者的眼疾管理結果為社會帶來顯著的影響。我們的人工智能研究工作將作為臨床應用的範例 

此外,我們的研究團隊與世界各地不同的研究人員合作,國際合作成果已發表在新英倫醫學雜誌(NEJM)美國醫學會雜誌(JAMA)The Lancet Digital HealthNature Biomedical EngineeringDiabetes Care等著名醫學期刊上。