陶勇医生连发 3 篇：眼科领域再获新突破

来源：丁香学术

陶勇教授始终聚焦眼科领域的临床难题，2025 年其团队成果频出，开发外泌体疗法修复视网膜损伤；构建 DR 预测模型，整合遗传与临床数据；验证 BrainPort® Vision Pro 设备助盲人感知环境。从基础研究到临床转化，陶勇医生始终以患者需求为导向，用科研突破点亮希望。

正如他所言：「让自己成为灯火」，这位在黑暗中寻找光明的医者，正通过持续的创新与坚守，为更多眼病患者照亮重返清晰世界的路。本期解读了陶勇医生 2025 年三篇研究成果，助力大家直抵科研繁星。

第一篇

2025 年 4 月 15 日，首都医科大学附属北京朝阳医院陶勇教授团队和中国科学院过程工程研究所魏炜研究员和马光辉院士等人合作在Cell Reports Medicine期刊上发表题为

「Catalytic neural stem cell exosomes for multi-stage targeting and synergistical therapy of retinal ischemia-reperfusion injury」

该研究突破了传统疗法对深层视网膜损伤的修复局限，为视网膜静脉阻塞（RVO）等缺血性眼病提供了抗氧化和神经保护的双重功能治疗新策略，展现了外泌体在眼科精准治疗中的潜力。

图 1 相关研究（图源：[1]）

1、视网膜氧化应激损伤的病理机制与靶向治疗设计

如何精准定位视网膜深层损伤区域并解除氧化应激对神经元的损伤？研究人员通过观察临床样本和动物模型（RIRI 小鼠）发现，视网膜缺血再灌注后，外核层（ONL）的过氧化氢酶（CAT）活性下降与 H2O2 积累最为显著，且 ONL 是氧化应激损伤最严重的区域。

随后研究人员利用神经干细胞外泌体（Nexo）作为载体，通过基因工程修饰使其表面表达 CAT 酶，并结合带正电荷的 K10 多肽，赋予其「双重功能」——CAT 清除 H2O2，K10 通过跨细胞转运（transcytosis）引导外泌体穿透视网膜多层结构到达 ONL。

最后，研究人员通过 Transwell 共培养模型模拟视网膜分层结构，证实 CataKNexo 通过小窝蛋白介导的内吞作用（caveolae-mediated endocytosis）穿透视网膜神经节细胞层（GCL）和内核层（INL），最终富集于 ONL。

图 2 CataKNexo 的构建与表征（图源：[1]）

2、CataKNexo 的体内疗效与安全性评估

如何验证新型外泌体在复杂生物体内的治疗效果与安全性？研究人员通过转录组分析发现，CataKNexo 下调氧化应激（如 Rac2）、凋亡（如 Nlrc5）和炎症相关基因（如 TNF-α），同时上调光感受器细胞功能相关基因（如 Rgr），发挥协同保护作用。在 RIRI 小鼠模型中，CataKNexo 显著降低视网膜 H2O2 水平，减少 ONL 细胞凋，并恢复视网膜电图（ERG）的 a 波和 b 波振幅至接近正常水平。

此外，在更接近人类眼部结构的巴马小型猪模型中，CataKNexo 减少视网膜水肿，提升 ONL 厚度（增加 1.7 倍），且未引起眼内压升高或全身毒性反应。研究还发现，CataKNexo 在玻璃体中可稳定存在 7 天，冻干复溶后仍保持结构完整，且无明显毒副作用，为临床转化提供了基础。

图 3 CataKNexo 在 RIRI 模型小鼠体内的保留和多阶段靶向性评价（图源：[1]）

本研究针对视网膜缺血再灌注损伤（RIRI）中过氧化氢（H2O2）过度积累和外核层（ONL）神经元损伤的核心问题，开发了一种经聚赖氨酸（K10）修饰并表达过氧化氢酶（CAT）的神经干细胞外泌体（CataKNexo）。该外泌体通过多阶段靶向机制穿透视网膜多层结构，在小鼠和巴马小型猪模型中显著清除 H2O2、减少细胞凋亡，并恢复视力功能，且安全性良好，为开发可长期保存、精准递送的「现货型」眼用制剂奠定了基础。

然而，目前使用的 2D 细胞培养产率较低，未来需探索 3D 培养或基因工程改造以提高外泌体产量；此外，后续仍需进一步验证其在糖尿病视网膜病变（DR）等其他视网膜退行性疾病中的适用性。

第二篇

2025 年 1 月 20 日，首都医科大学附属北京朝阳医院李祖飞医生和陶勇教授研究团队在Biomedical and Environmental Sciences期刊上发表题为

「Predicting Diabetic Retinopathy Using a Machine Learning Approach Informed by Whole-Exome Sequencing Studies」

图 4 相关研究（图源：[2]）

1、遗传变异筛选与特征工程

如何通过家族遗传数据挖掘 DR 相关的关键遗传标记？研究人员通过对 DR 家系进行全外显子测序，筛选出 7 个与 DR 共分离的 SNP 位点，其中 rs146694895（SH3 GLB2 基因）和 rs201407189（FANCC 基因）通过影响线粒体自噬和氧化应激通路发挥作用。之后利用支持向量机（SVM）构建包含这两个 SNP 及临床指标（如 HbA1c、尿微量白蛋白 UMALB）的模型，通过最小绝对收缩和选择算子（LASSO）算法筛选出无共线性的特征组合。

2、机器学习模型构建与效能评估

如何优化机器学习模型以提升 DR 风险预测的准确性？研究发现在 420 例 2 型糖尿病患者（198 例无 DR，222 例 DR）中，对比 9 种 ML 算法，发现 SVM 模型性能最优，准确率 80.2%、灵敏度 83.3%、特异性 76.7%，AUC 达 0.80，显著优于仅含临床特征的模型（AUC 0.793）；SHAP 值分析显示，SH3 GLB2 rs146694895 和 FANCC rs201407189 的重要性排名前两位，分别通过影响线粒体自噬和氧化应激通路参与 DR 发病机制。研究人员基于模型开发网页版预测工具，用户输入 12 项特征（含 2 个 SNP 基因型）即可实时评估 DR 风险，为基层医疗提供便捷的早期筛查手段。

图 5 研究设计概述（图源：[2]）

本研究通过家系 WES 和机器学习整合遗传与临床数据，建立了首个包含 SNP 位点的 DR 风险预测模型，证实 SH3 GLB2 和 FANCC 基因变异对 DR 发生的独立预测价值，揭示了 DR 遗传易感性的新机制，补充了 DR 多因素致病理论，为后续通路研究提供了靶点（如线粒体自噬、氧化应激），为糖尿病视网膜病变的精准分层管理提供了新模式。

然而，该研究仅纳入单一汉族家系，需扩大样本量并验证其他种族人群的普适性；此外，该研究未深入解析 SNP 与临床表型的因果关系，需通过细胞/动物模型验证 SH3 GLB2/FANCC 变异对视网膜血管损伤的直接作用。

第三篇

2025 年 4 月 29 日，首都医科大学附属北京朝阳医院康皓医生和陶勇教授研究团队在Current eye research期刊上发表题为

「Evaluation of the Efficacy of an Assistive Device for Blind People: A Prospective, Non-Randomized, Single Arm, and Open Label Clinical Trial」

本研究首次在中国评估 BrainPort® Vision Pro 辅助设备对盲人的物体识别和定向移动能力的疗效。24 名严重视力障碍患者经 3 小时设备培训后，使用设备完成功能任务的成功率显著高于未使用时，且全程无设备相关不良事件。该设备通过舌部刺激提供环境感知，安全可行，为盲人独立互动环境提供了新途径。

图 6 研究设计概述（图源：[3]）

这是中国首次针对 BrainPort® Vision Pro 辅助设备在盲人中疗效的评估尝试。研究表明，该设备通过舌部刺激提供真实的环境感知，是盲人直接与环境互动的可行辅助工具，且在本研究中无显著副作用。随着技术的进步和普及，未来更多盲人将有机会使用并受益于 BrainPort® Vision Pro。

结语

陶勇团队的系列研究聚焦眼科重大需求，在视网膜疾病治疗、慢性病预测及盲人辅助技术领域展现多维度创新。外泌体疗法突破深层视网膜修复瓶颈，机器学习模型开辟 DR 精准防控新路径，BrainPort® Vision Pro 设备为盲人环境交互提供安全新方案。

这些成果既夯实了眼科精准医疗的科学基础，也彰显了临床转化的社会价值。未来，期待团队在扩大样本验证、机制深度解析及跨学科技术融合中持续突破，让更多创新成果惠及患者，引领眼科诊疗向更精准、更智能、更普惠的方向迈进。

参考资料（上下滑动查阅）：

1.Yang, Weiqiang et al.「Catalytic neural stem cell exosomes for multi-stage targeting and synergistical therapy of retinal ischemia-reperfusion injury.」Cell reports. Medicine vol. 6,4 (2025): 102052.

2.She, Chong Yang et al.「Predicting Diabetic Retinopathy Using a Machine Learning Approach Informed by Whole-Exome Sequencing Studies.」Biomedical and environmental sciences : BES vol. 38,1 (2025): 67-78.

3.Zhao, Yiming et al.「Evaluation of the Efficacy of an Assistive Device for Blind People: A Prospective, Non-Randomized, Single Arm, and Open Label Clinical Trial.」Current eye research, 1-5. 29 Apr. 2025.

通讯作者：

陶勇，1997 年 9 月至 2002 年 7 月就读于北京大学医学部本科，2002 年 9 月至 2005 年 7 月在北京大学人民医院眼科攻读硕士学位，2005 年 9 月至 2007 年 7 月于北京大学人民医院眼科获医学博士学位。2007 年 8 月至 2008 年 7 月在北京大学人民医院任眼科主治医师，2008 年 8 月至 2009 年 8 月到德国海德堡大学附属曼海母医院眼科做访问学者，2009 年至 2010 年多次在健康列车上担任手术医生，2011 年 8 月至 2015 年 8 月任北京大学人民医院眼科副教授等职，2015 年 8 月至 2016 年在北京大学人民医院任眼科主任医师，2016 年起任北京朝阳医院眼科主任医师、博士生导师、教授 。2020 年 1 月 20 日遭遇暴力伤医事件，4 月 13 日出院，5 月 13 日恢复出诊。曾获得第十二届「中国医师奖」，入选北京大学医学部青年学者奖励计划，其「视网膜血管性疾病的基础研究与临床应用陶勇」获教育部高等学校科学技术奖一等奖，还获得第二届医药卫生界「生命英雄」-「探索之星」奖等。主要研究方向专注于眼底疾病和葡萄膜炎的诊治，以及白内障摘除联合人工晶体植入、抗青光眼手术，玻璃体切割和扣带术等临床应用研究，还开展高分子材料在眼内的应用研发等科研工作。

图片版权：各期刊、图虫创意

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