Science：再生医学的最新前沿，一系列突破正在延长人类的预期寿命和健康寿命！

2023-05-28 23:05

用数据，来辨清事实。

关键词：再生医学；前沿；

再生医学(Regenerative Medicine)是一个极具前沿和创新性的研究领域，它的目标是修复或替换受损或失效的人体细胞、组织或器官。

再生医学的策略主要涵盖四个方面：细胞疗法(Cell Therapy)、组织工程(Tissue Engineering)、生物材料科学(Biomaterials Science)以及自体和他体移植(Autologous and Allogenic Transplants)。

这个领域的研究进展非常快，其中涉及的技术和策略包括细胞重编程（cellular reprogramming, 如将成体细胞转化为诱导性多能干细胞），以及使用生物打印技术(bioprinting technology)制造复杂的三维组织结构等。

再生医学的最终目标是创造一种可以在需要时修复或替换人体的任何部位的治疗方法。

2023年5月25日，Science杂志发表了哈佛大学、斯坦福大学和纽约大学的学者联合完成的“洞察”文章；论述了再生医学在向临床转化中的最新进展。

1，对再生医学的巨大需求及最新进展

随着科技的不断发展，人类对生命科学的理解也在逐步深入。尤其是在再生医学领域，研究者们已经取得了一些重要的突破。然而，也正因为这些突破，我们才更加深入地理解了在实现人体组织再生方面面临的重大挑战。

据估计，人类的近45%的死亡原因与因炎症和纤维化引起的再生功能失效有关。而目前，尽管已有针对阻碍再生的难题的治疗方法不断从实验室走向临床，比如针对细胞治疗、体内重编程、合成生物学以及抗纤维化和抗炎症疗法的治疗，但仍然存在许多挑战，且需填补知识空白，以使再生成为现代医学的主流。

临床应用中最显著的需求仍然是替换由疾病损坏或丧失的组织部分。这正是再生医学面临的核心任务和挑战。

虽然激活内源性干细胞是一种吸引人的策略，但到目前为止，最大的收益来源于细胞治疗。

成人干细胞治疗已在治疗血液肿瘤、烧伤和眼部退化症等方面显示出临床效果。

例如，一位患有由于层粘连蛋白-332基因突变导致的致命性皮肤病结缔组织大疱性表皮松解症的小男孩，通过自体皮肤移植进行了治疗。研究人员取下男孩一平方毫米的皮肤样本，将其携带野生型层粘连蛋白332 cDNA的逆转录病毒载体进行转导，并在体外扩展之后移植，恢复了男孩体表面积的80%。

在临床试验中，人类多能干细胞(hPSC)基础的疗法也显示出前景，并已在美国进行了1型糖尿病、帕金森病等疾病的临床试验。

除此之外，目前已有研究证实，利用生物打印技术可以制造出人体组织和器官；这一突破性的技术为解决器官捐赠短缺问题提供了可能。

此外，细胞重编程技术也为治疗一些以前被认为是不可逆的疾病开辟了新的可能。

（图片来源：K. HOLOSKI/Scienc）

2，再生医学中的三大难题

尽管有了巨大进展，但再生医学仍面临三大难题是：功能不足的前体细胞、慢性炎症和纤维化。

当前的临床试验正在测试 hPSC 衍生的 β 细胞和 mDA 神经元治疗 1 型糖尿病和帕金森病的有效性。另一方面，正在开发合成细胞因子和生物响应系统以限制炎症。抑制纤维细胞中的力感应途径和使用纤维细胞抗原特异性 CAR-T 细胞被用来限制纤维化。

通过移植的细胞在体内成功生长，如皮肤细胞，然而这对于其他器官的组织再生仍然是一大挑战，特别是当移植后只有一小部分细胞能够存活。例如，hPSC 衍生的 mDA 神经元的存活率约为0.5％至10％，目前正在努力确定移植失效的原因。同时，当需要复杂的细胞混合物时，例如在肺部以实现气体交换，生成合适的移植物仍然是一项挑战。目前正在进行的一些预临床研究利用组织自组装和器官样体形成来移植复杂的组织单位。

引导移植物在人体内适应并与周围组织和器官建立联系，是再生医学的另一项重大挑战。

例如，细胞或组织移植物必须与宿主的神经和血管系统连接，这涉及的信号仍然知之甚少。然而，现在有一种方法可以克服这一挑战，即通过在损伤部位对存在的细胞进行特异性转录因子重编程，从而改变它们的功能。

此外，减轻患者的炎症反应也是治疗疾病的重要策略。

例如，新的治疗方法包括利用生物响应基因电路对充血、缺氧或炎症细胞因子进行感应，并诱导抗炎症因子的产生，从而改善患者的状态。

最后，解决纤维化问题也是再生医学领域的一大难题。

因为纤维化会极大地影响组织机械性能和细胞间的交互作，从而阻碍了组织的修复和再生。现有的纤维化治疗主要集中在靶向细胞信号通路，如 TGF-β 信号通路，这是促进纤维化的关键信号。此外，近期还有一些研究开始关注抗纤维化免疫疗法，例如使用针对纤维细胞的 CAR-T 细胞进行治疗。

编者按：

尽管再生医学仍面临诸多挑战，有趣是三大难题：功能不足的前体细胞、慢性炎症和纤维化。但最近几年，再生医学仍取得了系列进展；主要包括：成人干细胞治疗在治疗血液肿瘤、烧伤和眼部退化症等方面的临床效果；利用生物打印技术可以制造出人体组织和器官；细胞重编程技术也为治疗一些以前被认为是不可逆的疾病开辟了新的可能。

这些最新进展显示，再生医学的未来充满希望并已经处于突破的前夜；继续投入资源和努力是科学家在不久的将来解决这些难题、再生医学真正地走入临床实践的关键。

参考资料来源：

【1】 https://www.science.org/doi/10.1126/science.add6492

本期编辑：Henry，微信号healsan。助理：ChatGPT

Hanson临床科研团队，在美国的七位生物医学科学家主持并担任独立理事。主要通过大数据分析，分享医学研究前沿、数据库建设、医学统计分析方面的进展；交流规范的课题设计与SCI论文撰写经验。

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