再生医学或将掀起“第三次医学革命”，盘点业内重磅级研究成果
文章来源：贤集网发布日期：2022-07-27浏览次数：46 再生医学是指利用生物学及工程学的理论方法创造丢失或功能损害的组织和器官，使其具备正常组织和器官的机构和功能。从广义上来讲，再生医学原先指体内组织再生的理论、技术和外科操作，也可以理解为通过研究机体的正常组织特征与功能、创伤修复与再生机制及干细胞分化机理，寻找有效的生物治疗方法，促进机体自我修复与再生，或构建新的组织与器官以维持、修复、再生或改善损伤组织和器官功能。而从狭义上来讲则是应用生命科学、材料科学等学科的原理和方法，研究开发用于替代、修复、重建或再生人体各种组织器官的理论和技术的新型学科和前沿交叉领域。近年来再生医学领域研究发展迅速；近日发表在Nature Medicine杂志上一篇研究论文中，来自加州大学等机构的研究人员就通过研究成功引导干细胞衍生的神经元再生出了大鼠损伤皮质脊髓束中失去的组织，从而对大鼠机体缺失组织产生了一定的功能效益。那么，再生医学领域到底一个什么样的赛道？当前，还有哪些重磅级研究成果？再生医学或将掀起“第三次医学革命”在20世纪，疾病的治疗和控制取得了许多进展，但有两个成果，即疫苗和抗生素对公共卫生和预期寿命的影响具有里程碑意义。进入21世纪，出现了第三个重大进展——再生医学。鉴于干细胞的治疗可能性，研究人员和临床医生毫不犹豫地将其称为第三次医学革命，它们能够在体内分化和形成任何组织，并能够分裂以产生更多的干细胞。因此，科学家认为它是治疗从糖尿病到阿尔茨海默病等多种细胞损伤疾病的理想来源。如果网球明星纳达尔现在在球场上表现得像他20岁时一样，那要归功于生长因子治疗，这是纳达尔近年来采用的一种再生医学疗法，帮助解决他的膝盖问题、背伤问题。世界各地的数十个医疗中心都采用这种方法，这是普遍的再生疗法，也得到许多其他运动员的采用。高强度运动带给身体的磨损会加速关节的侵蚀，事实证明，生长因子在改善关节状况方面特别有效。生长因子是从血浆中提取的蛋白质，具有让受损组织（韧带、肌肉）再生的能力，因为它们促进血管的生成以及细胞增殖和分化。结果是关节活动的改善和疼痛的减轻，同时减少了炎症。该疗法早用于运动员，但现在已扩展到骨关节炎患者，据西班牙风湿病学会称，西班牙将近30%的人口患有骨关节炎。再生医学所依据的原理，即身体自我修复的潜力，在自然界也一样存在。当蜥蜴为逃离跟踪它的捕食者而失去尾巴时，它的生命不会因为截肢而面对任何危险，它的身体有能力一个一个地制造丢失的阑尾组织、肌肉、神经、血管，并在大约60天内长出一条新尾巴。那么认为人体可以拥有类似的能力是痴心妄想吗？一切迹象表明并不是。“当心脏因心脏病发作而受损时，再生医学力求通过增加、去除和恢复已停止工作的组织，修复受影响器官部分。”加泰罗尼亚生物工程研究所所长何塞普·萨米铁尔解释说。西班牙格雷戈里奥·马拉尼翁医院近年来使用干细胞进行研究以解决心脏病发作或心力衰竭后心脏中发生的血液泵功能衰竭问题。10%的70岁以上人口患有这种疾病，其特征是心脏器官逐渐衰弱，因此无法泵出足够的血液以将其分配到全身，导致患者死亡，目前除了心脏移植外，没有其他确定的治疗方案。格雷戈里奥·马拉尼翁医院和世界其他医院对患者进行的试验带来了好消息和坏消息。好消息是细胞管理是安全的，这非常重要；坏消息是对所寻求目标的效果非常有限。在干细胞研究中，出现了一个明显的悖论：它们的优势可以作为治疗手段，但也会造成伤害或产生不了预期的效果。它的可塑性（也即它成为任何特化组织的能力），可以产生一种并非所寻求的细胞。另一方面，如果自我更新的能力失控，则可能导致肿瘤。在这种艰难的平衡中，科学家们开始行动。就心脏而言，所追求的目标之一是修复导致猝死的电传导变化。挑战在于让干细胞相互理解，以便它们在产生电活动时以同步方式收缩。但这是非常困难的事情，如果它们不这样做，就会发生短路，进而导致致命的心律失常。到目前为止，在心脏中使用干细胞已被证明是安全的，这是一个很大的进步。与此同时，再生疗法的发展与生物相容性新材料的出现和3D打印的发展齐头并进，已经改变了工业制造和医学。再生医学新材料或将纳入国家战略再生医学新材料的创新，可促进人体组织和器官自源性原位修复与再生，是对慢性重大疾病、创伤导致器官受损或功能性器官衰竭等疾病的崭新治疗手段，对深入推进健康中国行动具有重要意义。但目前该领域创新能力仍相对较弱，临床应用和附加值低，发展较为缓慢。因此，建议将再生医学新材料的创新发展纳入国家战略新兴产业，加强对再生医学新材料核心关键技术攻关的支持，加大科研投入和产业资金注入，充分发挥现有的国家临床医学优势和作用，推进再生医学领域新方法、新产品和新技术的临床评价及应用，以激发医疗机构、科研院所、医疗企业的创新热情，实现科技成果转化，全面提升再生医学新材料的竞争力和创新能力，进一步促进创伤修复产业的健康发展，为人民生命健康提供更好、更优的预防和治疗新技术、新产品。那么，目前，有哪些重磅级研究成果呢？重磅级研究成果盘点【1】再生医学治疗老年性视网膜退化性疾病的进展老年性退化性黄斑病变（age-related macular degeneration，AMD）多发于五十岁以上人群，是全世界老年的主要致盲病种之一。据2010年统计，全球AMD病人超过二千三百多万。老年黄斑变性又可分为干性（Dry AMD）和湿性（Wet AMD）两种，干性以没有血管增生为特征，而湿性以明显的眼底黄斑区血管增生为特征。干性老年黄斑变性几乎没有什么治疗方法，而湿性老年黄斑病变主要是针对血管增生治疗。针对血管增生，基因泰克的Ranibizumab（商品名：Lucentis）是争对VEGFA的片段抗体，打一针一次二千美元，不过，许多地方绕过Ranibizumab，选用同是抗VEGF的Avastin（阿瓦斯汀），一次只要五十美元。可见上有政策下有对策，古今中外人皆有之，不外利益趋使。另外，还有激光疗法也是针对血管增生。虽然有针对血管增生的对症疗法，但也是治标不治本，因为黄斑病变本身没有改善。【2】再生医学新进展人类抗癌基因抑制斑马鱼组织再生再生医学或许可以在未来某一天帮助医生进行先天性畸形的修复，帮助病人重新长出受伤的手指，甚至是进行心脏修复。但要实现这一切，就必须考虑如何攻破机体自身的抗癌保护系统。来自美国UCSF的研究人员发现了一个人类基因可能是这一保护系统中一个重要部分，既能阻止癌症发展又会阻断健康组织的再生。在这项发表在国际学术期刊eLife上的研究中，Pomerantz以及他的团队发现新的证据表明哺乳动物可能已经放弃了肢体再生能力以换取一些重要的抗癌基因表达。对于生物学家来说，斑马鱼以及蝾螈的再生潜能能否代表哺乳动物已经丧失的古老能力，哺乳动物是否将这种能力换取了一些重要的抗癌基因表达仍然是一个非常开放的问题。大部分肿瘤抑制基因都在抗癌过程以及发育过程中组织形成方面发挥重要作用，这些基因分布广泛并且在许多物种中高度保守。但一些研究表明，Arf基因在鸟类以及哺乳动物中出现，而在一些具有高度再生潜能的动物的基因组中并不常见。【3】Cell Stem Cell：干细胞用于再生医学可能是安全的剑桥大学研究人员发现了迄今为止有力的证据，表明人类多能干细胞（human pluripotent stem cells）被移植入胚胎后将正常发育。这些研究结果2015年12月17日发表于《Cell Stem Cell》期刊，对再生医学具有重要意义。用于再生医学或生物医学研究的人类多能干细胞主要有两个来源：胚胎干细胞和诱导多能干细胞。人类多能干细胞被视为有希望被疗法性用于再生医学，治疗影响各种器官和组织的毁灭性疾病，尤其是那些再生能力比较差，比如心脏、大脑和胰腺等脏器中的疾病。不过，有些科学家一直担心这些细胞可能无法适当地融入身体，因而不能按照要求增殖和分布，导致肿瘤。的这项研究表明，这种情况不会发生，这些干细胞在被适当地移植时，用于再生医学可能是安全的。【4】组织修复与再生医学：再造人类健康随着再生医学研究的进展，组织修复与再生医学将在传统治疗技术方法不断完善的基础上，展现分子、细胞、组织和器官不同层次生物高科技修复工程的划时代医疗水准，造福无数需要帮助的病人。韩忠朝：法国技术科学院院士、法国医学科学院院士、中国国家干细胞工程技术研究中心主任时至今日，人类的健康问题越来越受到关注。一方面，人类的寿命在不断延长；另一方面，因为种种意外因素，人类生病、受伤的几率越来越大，皮肤、器官、骨骼等人体组织都很容易受伤。正因如此，关于组织修复与再生的医学研究，目前是国内外生命科学界研究的热点。但同时，国外并没有对组织修复与再生这一新兴的学科进行系统、全面的梳理与盘点。目前，随着中华医学会组织修复与再生分会的成立，中国的组织修复与再生医学，迎来了全新的发展机遇。【5】Nat Med：再生医学的未来如果想要再生医学成为现实，那么研究工作现在就必须专注于干细胞生长和转化所需的环境。在一项发表在Nature Medicine杂志上的综述中，主要作者澳大利亚再生医学研究所（ARMI）研究人员Nadia Rosenthal和爱丁堡大学MRC再生医学中心Stuart Forbes教授比喻再生医学就像播种种子，需要在健康的土壤中，干细胞才能发挥治疗作用，身体受损组织是土壤，首先是这个组织必须准备好迎接干细胞种子。Rosenthal教授说：现在研究主要集中在身体应对组织损伤的免疫应答，虽然扰动的免疫反应可导致有害的炎症和瘢痕形成，但免疫系统还控制炎症，影响干细胞，刺激基质微环境以制备这种土壤。我们在高度再生动物如鱼和蝾螈，以及哺乳动物胚胎的受伤组织中，看到截然不同的免疫特征。免疫应答的平衡是必要的，允许进行再生疗法，可以满足再在的组织或细胞在成人组织中充分发挥其潜力。【6】Nano Lett：新型“纳米补丁”或可促进干细胞增殖分化助力再生医学研究近日，来自伦敦大学玛丽女王学院（Queen Mary University of London）的研究人员通过研究发现，可以通过控制干细胞定殖生长的材料的特性来对干细胞的行为进行特定修饰，这对于开发新型再生医疗以及组织工程学技术提供了一定的希望，相关研究成果刊登于国际杂志Nano Letters上。干细胞非常特殊，因为其对于我们机体器官和组织正常功能的发挥非常必要；此前研究揭示干细胞可以在坚硬的表面上生长增殖，但是并不能进行分化，分化就是干细胞可以形成在机体中履行不同职能的组织细胞；相比之下干细胞在叫柔软表面上就可以进行增殖分化。这项研究中研究者利用一种名为“纳米补丁”的小型补丁材料，就可以改变干细胞生长附着的表面，模拟柔软材料的特性形成利于干细胞分化的表面。研究者Julien Gautrot教授表示，通过在纳米尺度改变干细胞生长附着的表面，我们就可以实现对干细胞形成的改变。【7】Cell：挑战120年再生医学教条人们普遍认为，出生后不久哺乳动物中的心肌细胞就停止了增殖，限制了损伤后心脏的自我修复能力。现在，来自埃默里大学医学院等机构的研究人员在《细胞》（Cell）杂志上报告称，在青春期前小鼠中的心肌细胞经历了短暂的爆发性增殖，数量上增加了40%，使得心脏能够满足快速生长期机体的循环需求。这些研究结果表明，甲状腺激素治疗可以刺激这一过程，提高心脏病患者的心脏再生能力。论文作者、埃默里大学医学院Ahsan Husain说：“我们不仅挑战了120年的旧教条，证实了心肌细胞能够在青春期前早期大量增殖，我们还鉴别出了一些能够促进这一过程的内分泌和局部生长因子。在未来，无需向心脏提供干细胞，通过直接激活心肌细胞增殖有可能在儿童中实现心脏再生治疗。”【8】PNAS：新型干细胞微环境加速干细胞再生医学疗法研究近日，来自诺丁汉大学的研究人员通过研究开发了一种新型物质，其可以简化当前再生医学领域的干细胞疗法的操作，相关研究刊登于国际杂志PNAS上。由于干细胞具有修复人类机体组织的潜能，以及其在许多慢性疾病和年龄相关的疾病过程中可以维持器官的功能，因此细胞疗法成为近年来发展非常快速而且疗效非常可靠的一种治疗人类顽疾的疗法。但是将当前成功的研究转化成为实际的产物和疗法时却存在一个很大的问题，就是如何让特殊的复杂活性物质进行大批量生产？【9】TEPCM：并不是所有干细胞在再生医学领域都具有相同效用近日，来自格拉纳达大学和埃纳雷斯堡大学的研究者通过研究发现，并不是所有的离体干细胞在再生医学领域和组织工程学领域都具有相同的功效，相关研究刊登于国际杂志Tissue Engineering Part C：Methods上。研究报告中，研究者报告说，仅仅有一系列特殊的脐带血干细胞（CB-SC）可以用于进行治疗学研究以达到其目的。如今，脐带血干细胞（cord blood stem cells，CB-SC）对于再生医学以及组织工程学来说非常重要。称为脐带胶样组织干细胞（HWJSC）的脐带血管细胞尤其让研究者着迷，研究者可以经常使用这些干细胞进行再生医学研究，当然这取决于这些干细胞的可获得性以及其具有分化成为不同类型组织、并且调节免疫效应的功能。【10】J Cell Sci：雷帕霉素靶蛋白在癌症及再生医学中的重要作用近日，来自加利福尼亚大学的研究者表示，众所周知，扁虫有再生细胞的能力可以为我们治疗癌症以及再生医学如何更好地对疾病打靶提供很多理论依据，刊登在杂志Journal of Cell Science上的文章中，研究者指出了一种在人类和其它哺乳动物中所发现的一种由雷帕霉素靶蛋白质（TOR）所介导的信号通路，这种信号分子对于涡虫特有的组织再生至关重要，使该蛋白失活可以阻止涡虫再生，因此这就给我们了一个启示，如果在人类细胞中破坏此蛋白，便可以阻止癌细胞的增殖。研究者Oviedo表示，这将给我们提供了一个模型，我们可以利用操作这个信号分子通路来学习干细胞的某些行为，另外研究者所发现的TOR蛋白（雷帕霉素靶蛋白）在癌症、衰老以及疾病恶化等疾病中扮演着重要的角色，但是具体作用机制并不清楚。Oviedo博士的实验室准备用涡虫（planaria）来研究解决相关问题，由于长时间科学界觉得涡虫并没有太高的科研价值，但是现在涡虫这种扁形虫却在理解干细胞的角色上至关重要，涡虫有自我组织修复的能力，这种能力却是空前的，而且这种修复可以帮助抵御癌症和退行性疾病，基于以上理论只是，研究者们破坏了涡虫中的TOR蛋白，并且将涡虫部分截肢，典型的情况下，涡虫可以进行自我修复。 
