【盤點】再生醫學的研究現狀與未來

再生醫學是指利用生物學及工程學的理論方法創造丟失或功能損害的組織和器官,使其具備正常組織和器官的機構和功能。

從廣義上來講,再生醫學原先指體內組織再生的理論、技術和外科操作,也可以理解為通過研究機體的正常組織特征與功能、創傷修復與再生機制及干細胞分化機理,尋找有效的生物治療方法,促進機體自我修復與再生,或構建新的組織與器官以維持、修復、再生或改善損傷組織和器官功能。而從狹義上來講則是應用生命科學、材料科學等學科的原理和方法,研究開發用于替代、修復、重建或再生人體各種組織器官的理論和技術的新型學科和前沿交叉領域。

近年來再生醫學領域研究發展迅速;近日發表在Nature Medicine雜志上一篇研究論文中,來自加州大學等機構的研究人員就通過研究成功引導干細胞衍生的神經元再生出了大鼠損傷皮質脊髓束中失去的組織,從而對大鼠機體缺失組織產生了一定的功能效益。當然再生醫學領域還有很多重磅級研究,下面將一一盤點:

 

【1】再生醫學治療老年性視網膜退化性疾病的進展
老年性退化性黃斑病變(age-related macular degeneration,AMD)多發于五十歲以上人群,是全世界老年的主要致盲病種之一。據2010年統計,全球AMD病人超過二千三百多萬。
老年黃斑變性又可分為干性(Dry AMD)和濕性(Wet AMD)兩種,干性以沒有血管增生為特征,而濕性以明顯的眼底黃斑區血管增生為特征。干性老年黃斑變性幾乎沒有什么治療方法,而濕性老年黃斑病變主要是針對血管增生治療。針對血管增生,基因泰克的Ranibizumab(商品名:Lucentis)是爭對VEGFA的片段抗體,打一針一次二千美元,不過,許多地方繞過Ranibizumab,選用同是抗VEGF的 Avastin(阿瓦斯?。?,一次只要五十美元??梢娚嫌姓呦掠袑Σ?,古今中外人皆有之,不外利益趨使。另外,還有激光療法也是針對血管增生。雖然有針對血管增生的對癥療法,但也是治標不治本,因為黃斑病變本身沒有改善。
 
【2】再生醫學新進展 人類抗癌基因抑制斑馬魚組織再生
再生醫學或許可以在未來某一天幫助醫生進行先天性畸形的修復,幫助病人重新長出受傷的手指,甚至是進行心臟修復。但要實現這一切,就必須考慮如何攻破機體自身的抗癌保護系統。最近,來自美國UCSF的研究人員發現了一個人類基因可能是這一保護系統中一個重要部分,既能阻止癌癥發展又會阻斷健康組織的再生。
在這項發表在國際學術期刊eLife上的最新研究中,Pomerantz以及他的團隊發現新的證據表明哺乳動物可能已經放棄了肢體再生能力以換取一些重要的抗癌基因表達。
對于生物學家來說,斑馬魚以及蠑螈的再生潛能能否代表哺乳動物已經喪失的古老能力,哺乳動物是否將這種能力換取了一些重要的抗癌基因表達仍然是一個非常開放的問題。大部分腫瘤抑制基因都在抗癌過程以及發育過程中組織形成方面發揮重要作用,這些基因分布廣泛并且在許多物種中高度保守。但最近一些研究表明,Arf基因在鳥類以及哺乳動物中出現,而在一些具有高度再生潛能的動物的基因組中并不常見。
 
【3】Cell Stem Cell:干細胞用于再生醫學可能是安全的
劍橋大學研究人員發現了迄今為止最有力的證據,表明人類多能干細胞(human pluripotent stem cells)被移植入胚胎后將正常發育。這些研究結果2015年12月17日發表于《Cell Stem Cell》期刊,對再生醫學具有重要意義。
用于再生醫學或生物醫學研究的人類多能干細胞主要有兩個來源:胚胎干細胞和誘導多能干細胞。人類多能干細胞被視為有希望被療法性用于再生醫學,治療影響各種器官和組織的毀滅性疾病,尤其是那些再生能力比較差,比如心臟、大腦和胰腺等臟器中的疾病。
不過,有些科學家一直擔心這些細胞可能無法適當地融入身體,因而不能按照要求增殖和分布,導致腫瘤。最新的這項研究表明,這種情況不會發生,這些干細胞在被適當地移植時,用于再生醫學可能是安全的。
 
【4】組織修復與再生醫學:再造人類健康
隨著再生醫學研究的進展,組織修復與再生醫學將在傳統治療技術方法不斷完善的基礎上,展現分子、細胞、組織和器官不同層次生物高科技修復工程的劃時代醫療水準,造福無數需要幫助的病人。
韓忠朝:法國技術科學院院士、法國醫學科學院院士、中國國家干細胞工程技術研究中心主任
時至今日,人類的健康問題越來越受到關注。一方面,人類的壽命在不斷延長;另一方面,因為種種意外因素,人類生病、受傷的幾率越來越大,皮膚、器官、骨骼等人體組織都很容易受傷。
正因如此,關于組織修復與再生的醫學研究,目前是國內外生命科學界研究的熱點。但同時,國外并沒有對組織修復與再生這一新興的學科進行系統、全面的梳理與盤點。目前,隨著中華醫學會組織修復與再生分會的成立,中國的組織修復與再生醫學,迎來了全新的發展機遇。
 
【5】Nat Med:再生醫學的未來
如果想要再生醫學成為現實,那么研究工作現在就必須專注于干細胞生長和轉化所需的環境。在一項發表在Nature Medicine雜志上的綜述中,主要作者澳大利亞再生醫學研究所(ARMI)研究人員Nadia Rosenthal和愛丁堡大學MRC再生醫學中心Stuart Forbes教授比喻再生醫學就像播種種子,需要在健康的土壤中,干細胞才能發揮治療作用,身體受損組織是土壤,首先是這個組織必須準備好迎接干細胞種子。
Rosenthal教授說:現在研究主要集中在身體應對組織損傷的免疫應答,雖然擾動的免疫反應可導致有害的炎癥和瘢痕形成,但免疫系統還控制炎癥,影響干細胞,刺激基質微環境以制備這種土壤。
我們在高度再生動物如魚和蠑螈,以及哺乳動物胚胎的受傷組織中,看到截然不同的免疫特征。免疫應答的平衡是必要的,允許進行再生療法,可以滿足再在的組織或細胞在成人組織中充分發揮其潛力。
 
 
【6】Nano Lett:新型“納米補丁”或可促進干細胞增殖分化 助力再生醫學研究
近日,來自倫敦大學瑪麗女王學院(Queen Mary University of London)的研究人員通過研究發現,可以通過控制干細胞定殖生長的材料的特性來對干細胞的行為進行特定修飾,這對于開發新型再生醫療以及組織工程學技術提供了一定的希望,相關研究成果刊登于國際雜志Nano Letters上。
干細胞非常特殊,因為其對于我們機體器官和組織正常功能的發揮非常必要;此前研究揭示干細胞可以在堅硬的表面上生長增殖,但是并不能進行分化,分化就是干細胞可以形成在機體中履行不同職能的組織細胞;相比之下干細胞在叫柔軟表面上就可以進行增殖分化。
這項研究中研究者利用一種名為“納米補丁”的小型補丁材料,就可以改變干細胞生長附著的表面,模擬柔軟材料的特性形成利于干細胞分化的表面。研究者Julien Gautrot教授表示,通過在納米尺度改變干細胞生長附著的表面,我們就可以實現對干細胞形成的改變。
 
【7】Cell:挑戰120年再生醫學教條
人們普遍認為,出生后不久哺乳動物中的心肌細胞就停止了增殖,限制了損傷后心臟的自我修復能力。
現在,來自埃默里大學醫學院等機構的研究人員在《細胞》(Cell)雜志上報告稱,在青春期前小鼠中的心肌細胞經歷了短暫的爆發性增殖,數量上增加了 40%,使得心臟能夠滿足快速生長期機體的循環需求。這些研究結果表明,甲狀腺激素治療可以刺激這一過程,提高心臟病患者的心臟再生能力。
論文資深作者、埃默里大學醫學院 Ahsan Husain 說:“我們不僅挑戰了 120 年的舊教條,證實了心肌細胞能夠在青春期前早期大量增殖,我們還鑒別出了一些能夠促進這一過程的內分泌和局部生長因子。在未來,無需向心臟提供干細胞,通過直接激活心肌細胞增殖有可能在兒童中實現心臟再生治療?!?/span>
 
【8】 PNAS:新型干細胞微環境加速干細胞再生醫學療法研究
近日,來自諾丁漢大學的研究人員通過研究開發了一種新型物質,其可以簡化當前再生醫學領域的干細胞療法的操作,相關研究刊登于國際雜志PNAS上。
由于干細胞具有修復人類機體組織的潛能,以及其在許多慢性疾病和年齡相關的疾病過程中可以維持器官的功能,因此細胞療法成為近年來發展非??焖俣爷熜Х浅?煽康囊环N治療人類頑疾的療法。但是將當前成功的研究轉化成為實際的產物和療法時卻存在一個很大的問題,就是如何讓特殊的復雜活性物質進行大批量生產?
 
 
【9】TEPCM:并不是所有干細胞在再生醫學領域都具有相同效用
近日,來自格拉納達大學和埃納雷斯堡大學的研究者通過研究發現,并不是所有的離體干細胞在再生醫學領域和組織工程學領域都具有相同的功效,相關研究刊登于國際雜志Tissue Engineering Part C: Methods上。研究報告中,研究者報告說,僅僅有一系列特殊的臍帶血干細胞(CB-SC)可以用于進行治療學研究以達到其目的。
如今,臍帶血干細胞(cord blood stem cells,CB-SC)對于再生醫學以及組織工程學來說非常重要。稱為臍帶膠樣組織干細胞(HWJSC)的臍帶血管細胞尤其讓研究者著迷,研究者可以經常使用這些干細胞進行再生醫學研究,當然這取決于這些干細胞的可獲得性以及其具有分化成為不同類型組織、并且調節免疫效應的功能。
 
 
【10】J Cell Sci:雷帕霉素靶蛋白在癌癥及再生醫學中的重要作用
近日,來自加利福尼亞大學的研究者表示,眾所周知,扁蟲有再生細胞的能力可以為我們治療癌癥以及再生醫學如何更好地對疾病打靶提供很多理論依據,刊登在雜志Journal of Cell Science上的文章中,研究者指出了一種在人類和其它哺乳動物中所發現的一種由雷帕霉素靶蛋白質(TOR)所介導的信號通路,這種信號分子對于渦蟲特有的組織再生至關重要,使該蛋白失活可以阻止渦蟲再生,因此這就給我們了一個啟示,如果在人類細胞中破壞此蛋白,便可以阻止癌細胞的增殖。
研究者Oviedo表示,這將給我們提供了一個模型,我們可以利用操作這個信號分子通路來學習干細胞的某些行為,另外研究者所發現的TOR蛋白(雷帕霉素靶蛋白)在癌癥、衰老以及疾病惡化等疾病中扮演著重要的角色,但是具體作用機制并不清楚。Oviedo博士的實驗室準備用渦蟲(planaria)來研究解決相關問題,由于長時間科學界覺得渦蟲并沒有太高的科研價值,但是現在渦蟲這種扁形蟲卻在理解干細胞的角色上至關重要,渦蟲有自我組織修復的能力,這種能力卻是空前的,而且這種修復可以幫助抵御癌癥和退行性疾病,基于以上理論只是,研究者們破壞了渦蟲中的TOR蛋白,并且將渦蟲部分截肢,典型的情況下,渦蟲可以進行自我修復。

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