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【盘点】再生医学的研究现状与未来

2016/04/03 来源:生物谷
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导读
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。


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。当然再生医学领域还有很多重磅级研究,下面由小编一一盘点:

【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。最近,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上的最新研究中,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。但最近一些研究表明,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最有力的证据,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。最新的这项研究表明,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。

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。

论文资深作者、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。

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