再生医学

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再生医学
再生医学的概念与范畴
有位专家认为,再生医学是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,以改善或恢复损伤组织和器官的功能的科学。他提出移植干细胞可优势分布于损伤局部,但数量有限(<3%),将基因克隆到腺病毒表达载体能加强定向,转染干细胞使之增加基因表达,增强了促愈合作用。同时还发现了3个来源于大鼠、5个来源于人的真皮干细胞克隆、体外长期连续培养过程中全部发生恶性转化。不同干细胞克隆转化时间从50代至80代不等,建议在临床实际应用中不要用培养很多代的干细胞。
有的专家指出,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。卢世璧院士还介绍了软骨组织工程方面的进展。
还有专家认为,再生医学的概念应有广义和狭义之分。广义上讲,再生医学可以认为是一门研究如何促进创伤与组织器官缺损生理性修复以及如何进行组织器官再生与功能重建的新兴学科,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。狭义上讲是指利用生命科学、材料科学、计算机科学和工程学等学科的原理与方法,研究和开发用于替代、修复、改善或再生人体各种组织器官的定义和信息技术,其技术和产品可用于因疾病、创伤、衰老或遗传因素所造成的组织器官缺损或功能障碍的再生治疗。

英国《再生医学》杂志1月刊登了一份由加拿大麦克劳克林—罗特曼全球卫生中心完成的关于中国再生医学研究现状的报告。该报告认为,进入21世纪以来,中国再生医学领域的研究迅速发展,在国际学术期刊上发表的相关论文数量位居世界第五,一些研究成果处于世界领先地位。
所谓再生医学,是指利用生物学及工程学的理论方法,促进机体自我修复与再生,或构建新的组织与器官,以修复、再生和替代受损的组织和器官的医学技术。这一技术领域涵盖了干细胞技术、组织工程和基因工程等多项现代生物工程技术,力图从各个层面寻求组织和器官再生修复和功能重建的可能性。
“再生医学”这一名词的提出还不到20年时间。这是在生命科学、材料科学、工程学、计算机技术等多学科的飞速发展和日益交融的基础上发展起来的一门新兴学科,是人类医学发展的一次飞跃。再生医学的发展同时也带动了上述各学科向应用领域的发展以及交叉合作。
干细胞具有再生各种组织器官的潜在功能,干细胞技术因而成为再生医学的基础。干细胞是一群尚未完全分化的细胞,它就像是万能细胞,在特定条件下可以向各种组织细胞分化,在生命体的胚胎发育、组织更新和修复过程中扮演着关键的角色。1968年,美国明尼苏达大学医学中心首次采用骨髓造血干细胞移植,成功治疗了一例先天性联合免疫缺陷病。干细胞移植技术现已用于多种疾病的临床治疗和相关基础研究,几乎涉及人体所有的组织和器官。组织工程是指采用各种种子细胞和生物材料在体外进行组织构建,再造各种人工组织或器官,它涉及生命科学、材料学和工程学等多个领域。目前,多种生物材料已经成功应用于人工骨和关节、人工晶体、医用导管、人工心脏瓣膜以及血管支架,人造肺、心脏、肝、肾和角膜等各种人工器官也在大力研究开发。
基因工程技术是再生医学中必不可少的手段。对干细胞甚至已经分化的体细胞进行基因重新编程,可以用于治疗各种基因缺陷造成的遗传性疾病或恶性肿瘤。人工器官中的种子细胞往往也需要通过基因重新构建向特定方向分化。结合基因打靶技术以及干细胞克隆技术可以改变异种组织和器官的表型,使得异种移植有望成为可能。再生医学的核心和终极目标是修复或再生各种组织和器官,解决因疾病、创伤、衰老或遗传因素造成的组织器官缺损和功能障碍。可以想象,如果将来人类有能力对任何细胞都进行编程和干细胞诱导分化,生产制造出任何一种人工器官,那么,绝大多数疾病就能治愈,人类可实现延长寿命之梦。


再生医学淘“金”乐园

历史悠久方兴未艾
再生医学有着十分悠久的历史,原先指体内组织再生的理论、技术和外科操作。随着组织工程学的出现,使得再生医学进入了一个新时代。第一位提出“组织工程学”术语的是美籍华裔科学家冯元桢教授。组织工程学的基本原理是,从机体获取少量活组织的功能细胞,与可降解或吸收的三维支架材料按一定比例混合,植入人体内病损部位,最后形成所需要的组织混器官,以达到创伤修复和功能重建的目的。组织工程被认为是继细胞生物学和分子生物学之后,生命科学发展史上又一新的里程碑,组织工程学的出现,将外科学带入了再生医学的新阶段。
再生医学从广义上讲,可以被认为是一门研究如何促进创伤与组织器官缺损生理性修复以及如何进行组织器官再生与功能重建的新兴学科,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。狭义上讲则是指利用生命科学、材料科学、计算机科学和工程学等学科的原理与方法,研究和开发用于替代、修复、改善或再生人体各种组织器官的定义和信息技术,其技术和产品可用于因疾病、创伤、衰老或遗传因素所造成的组织器官缺损或功能障碍的再生治疗。
目前在一般情况下,组织工程和再生医学没有严格区分,再生医学的内涵随着研究的深入正在不断扩大,包括组织工程、细胞和细胞因子治疗、基因治疗、微生态治疗等,国际再生医学基金会(IFRM)已经明确把组织工程定为再生医学的分支学科。
20世纪90年代以来,随着细胞生物学、分子生物学、免疫学以及遗传学等基础学科的迅猛发展以及干细胞和组织工程技术在现代医学基础和临床的应用,使得现代再生医学已初步显示出良好的发展前景。在国际上,再生医学已经成为当今生物学和医学关注的焦点和研究的热点,一批新理论、新技术、新方法相继问世,极大地拓展了人类对生命现象本质的认识。
重塑生命奇迹
全世界大约有上千万人遭受各种形式的创伤,有数百万人因疾病康复过程重要器官发生纤维化而导致功能丧失,有数十万人迫切希望进行各种器官移植。但令人遗憾的是,机体损伤和疾病康复过程中受损组织和器官的修复与重建,仍然是生物学和临床医学面临的重大难题,借助于现代科学技术的发展,如何使受损的组织器官获得完全再生或在体外复制出所需要的组织或器官,从而赋予生命新的希望。
再生医学技术不仅被广泛应用于皮肤烧伤、慢性溃疡的救治,而且已被更广泛地应用于普通外科、骨科、创伤外科、手外科、眼科、皮肤科等多学科、多领域。:再生医学技术能实现人体多组织器官,如皮肤、黏膜、神经、肌肉、肌腱等的原位再生修复,并有望在人类攻克癌症上大显身手。
上海交通大学医学院附属第九人民医院戴尅戎院士介绍说,多年来人们对再生医学的研究主要集中在器官、织,最多到细胞水平,而纳米技术的出现和应用使科学家得以在分子水平观察、干扰、模拟组织再生,纳米探针技术等已经或将要服务于组织再生研究,纳米技术在骨再生中的研究主要集中在骨仿生材料制作和内植物表面涂层修饰两个方面。


心脏病具有很高的发病率和死亡率,严重威胁人类生存和生活质量。由于心肌不像心瓣膜或血管,没有可用来替换的组织或生物材料,如何再造组织工程化的心肌组织成为研究热点。再生医学的发展,使得在体内外制造心肌组织成为可能。1999年,美国、加拿大以及欧洲的一些知名专家提出,希望在10年内复制出完整心脏。但因意识到再造完整心脏的技术复杂性和难度,目前研究人员已经将制造“完整心脏”这一理想目标过渡为再造“具有临床治疗功能的心肌组织”这一现实目标。
在临床应用方面,华西医院的杨志明教授领导的组织工程实验室于19977月至20026月间,运用组织工程已成功修复重建骨缺损52例,肌腱、韧带21例,治疗肌病11例,大多取得了不同程度的满意效果。
一枝独秀干细胞
干细胞是人体及其各种组织细胞的最初来源,具有高度自我复制能力、高度增殖和多向分化潜能、可植入性和重建能力等特征。即这些细胞可以通过细胞分裂维持自身细胞群的大小,同时又可以进一步分化成为各种不同的组织细胞,从而构成机体各种复杂的组织器官。美国Science杂志公布的1999年世界十大科技成果中,干细胞的研究与应用名列榜首。干细胞研究不仅是当今生命科学研究的热点和难点,也是国际生物技术发展的前沿领域之一,许多国家产业界都对此给予了高度的关注和支持。
作为再生医学的重要组成部分,干细胞技术几乎涉及人体所有的重要组织和器官,也涉及人类面临的大多数医学难题,如心血管疾病、自身免疫性疾病、糖尿病、骨质疏松、恶性肿瘤、老年性痴呆、帕金森氏症、严重烧伤、脊髓损伤和遗传性缺陷等疾病的治疗,同时也运用到抗衰老方面的治疗,近年来国内外相继取得了一系列极具应用价值的研究成果。如我国研制的用于白血病治疗的“原始间充质干细胞”注射液,已经进入临床研究阶段,表明我国干细胞治疗研究已经步入世界先进水平。
国家“863”计划组织器官工程重大专项总体专家组组长、首席科学家裴雪涛说,干细胞研究的核心科学问题是生命起源与个体发育,蕴含着人体发育、疾病、衰老等等的奥秘,涉及到干细胞分离纯化、分析鉴定、体外培养、定向诱导、组织工程、器官发育与移植等关键技术。以干细胞为核心的替代或再生治疗给束手无策的、严重危害人类健康的各种慢性或退行性疾病的治疗与康复带来了希望;同样,以干细胞为载体的基因治疗则给各种遗传缺陷性疾病的治疗带来了曙光,将带动一门再生医学的发展和产业化,促进医学的革命。
产业化为何步履艰难
再生医学的发展,将有助于医学走出组织器官匮乏的困境和以牺牲健康组织为代价的“拆东墙补西墙”模式,步入制造、再生、重建组织和器官的新时代。毫无疑问,它是继基因工程之后现代生物技术中又一新兴的前沿技术领域,必将成为21世纪具有巨大潜力的高科技产业之一。有研究机构预测,再生医学产品的未来市场将是千亿元以上的规模。
但目前国内外真正可用于临床的再生医学产品寥寥无几,绝大部分再生医学研究都还处在基础研究与实验阶段,是什么让再生医学在产业化的道路上如此步履艰难呢?
首先是安全性问题,以干细胞为例,虽然就心肌梗死治疗而言,目前干细胞已经被证实对心肌细胞的再生有明显促进作用,但干细胞治疗本身是否会导致细胞的恶性转化现在也还在研究之中。只有解决了干细胞产品临床应用的有效性、安全性和可控性评价等方面问题,干细胞产品才能真正为患者所用。
此外,再生医学还面临着许多“纠缠”。如在种子细胞方面,虽然来自自体组织的功能细胞或有骨髓培养的间充质干细胞等有很多优点,但操作费时,对于急症手术的组织修复或恶性肿瘤切除后修复并不适用。因此,研究自体细胞简易培养、扩增技术,使其能在短时间内获得足够数量和功能很强的种子细胞,并能降低成本将会在临床有更大的应用价值。理想的支架材料应具备以下特点:生物相容性好;可降解,其降解产物对人体无害;有一定力学强度;可塑形等,但目前所有支架均不完全具备上述要求。


我国规定组织工程产品属第三类器械,对于组织工程产品的产业化,需研究标准化批量生产的工艺技术、产品的包装技术、贮存及运输技术、人体内植入前的复苏技术、植入人体后的长期监督技术等,还要熟悉审批手续,制定管理制度和相应的政策法规。现在科学界已经在许多大动物身上成功构建了多种再生组织,有些(如软骨、人工皮肤)已作为产品上市,预计不久将有更多的组织工程产品问世。但专家认为,构建不同的具有正常生理功能的器官,特别是重要的生命器官,难度却非常大,甚至是否具有形成复杂器官的能力,目前还不清楚。再生医学的美好“钱”景,吸引了美国、日本、韩国等国以及欧洲各国政府和大型生物医药企业,它们纷纷投入巨资参与这一领域的研究和开发。随着生命科学研究的深入和材料技术的进步,在更多的疑难病治疗上都将出现再生医学的身影。
访再生医学的耕耘者军事医学院裴雪涛所长人民网北京67日讯520日在德国莱比锡召开的第2届世界再生医学大会上,我国863计划“组织器官工程”重大专项总体专家组组长、军事医学科学院输血医学研究所所长裴雪涛教授获得了大会唯一的最高荣誉奖-PaulHFraisse(保罗.弗雷泽)“最佳科学贡献奖”,这是我国科学家在再生医学领域获得的最高奖项。近日,记者对刚刚回国的裴雪涛教授进行了专访。聚焦“再生医学”
记者:裴教授您好,很荣幸能对您就再生医学这个学术话题进行访谈,您能向我们的读者介绍一下什么是再生医学吗?
裴雪涛教授(下文简称裴):再生医学是一个新兴的领域,基本上是在二十世纪八十年代以后才逐渐有这个学科,才逐渐有这个提法。二十世纪九十年代后期由于干细胞技术突破的比较多,才把干细胞、组织工程、组织器官代用品等纳入到再生医学里面来。就再生医学本身来说,在国际上也还没有被所有人认可与界定,且还有许多不同的提法,但就目前而言所包含的内容主要为以下四大模块:干细胞与克隆技术、组织工程、组织器官代用品、异种器官移植。目前再生医学还是一门正处在研究中、探讨中、争议中的新学科,但它确会给人类社会带来很大改变,全人类都将从中获益。
记:您刚才所提到的再生医学能够让全人类获益,这主要指的是哪些方面?
裴:简单地说吧,我们每一个人都会面对要么出生就会出现缺陷;要么在成长过程中会遭遇到各种各样的疾病、创伤困扰;即使上帝对人类一切都很关照,可还是将面临衰老。我们现在所从事的再生医学研究,就是针对人类在各个年龄阶段出现的身体问题,如多种组织的结构性缺损或功能障碍进行有效的预防与修复治疗。所以说全人类都会从再生医学中获益。但是同时获益的还有那些从事再生医学研究和将再生医学研究成果转化为实际产品的机构和企业了。
记:目前我国再生医学研究方面在世界上处于什么样子的地位?
裴:在这个方面我国与国际上相比差距非常小,个别领域还具有优势(自豪的笑)。我国在这个方面所能取得这样的成就,与国家关注、政府扶持是密不可分的。再生医学虽然是在这几年才刚刚热起来,但在此方面我们有积累。另外就其研究的资源来看,我们国家还具有资源优势,在国外一些顶级的杂志上都出现过这样一些字眼:今后做干细胞研究,就到东方去,到中国去!(干细胞的研究是再生医学中的重要组成部分)。同时在未来的应用中,我国将是最大的市场,我们国家这几届政府说小康社会、和谐社会,里面相当重要的一点就是怎么提高人们的健康和人口的素质,在此它将会扮演重要的角色,值得我们每一个人去关注。记:再生医学对全面建设我国小康社会有什么价值和意识?
裴:从我个人的角度上来看,中国将成为再生医学发展的最大受益国家之一。目前我国老龄化的趋势越来越明显,且医疗费用、医疗的资源相对比较紧张。怎么提升人们的健康质量、怎么延缓人体生物性的衰老、怎么有效的进行疾病的治疗,已经不再是一个个人话题,而是关系到国家可持续性发展的问题。举一个简单的例子来说,我国政府根据国家的经济发展和国家建设的实际情况实行了独生子女政策,在未来相当长的一段时间内,我们国家会面

临一个孩子面对四个甚至六个老人的情况。如果一个老人身体不好,或者不能自理,这将会带来很大的家庭和社会负担,其实这是一个很大的社会问题。而再生医学的迅速发展对这一情况将有很大的改善。客观、正确地看待“干细胞”
记:您刚才谈到再生医学时多次提到干细胞研究,现在社会上也有一些干细胞的话题,您能向读者介绍一下干细胞的功能吗?
裴:作为再生医学的重要组成部分,干细胞技术几乎涉及人体所有的重要组织和器官,也涉及人类面临的大多数医学难题。如心血管疾病、自身免疫性疾病、糖尿病、骨质疏松、恶性肿瘤、老年性痴呆、帕金森病、严重烧伤、脊髓损伤和遗传性缺陷等疾病的治疗,同时也运用到抗衰老方面的治疗。各国政府、科学界、企业界以及普通百姓对此寄予了极大的关注。美国、日本、韩国、以色列、澳大利亚、欧洲各国政府和大型生物医药企业纷纷投入巨资参与这一领域的研究和开发。
以干细胞研究为基础我们可以开发用于替代、修复、改善或再生人体各种损伤组织或器官(包括功能和形态)的技术和产品,医学从此将走出组织器官匮乏的困境和以牺牲健康组织为代价的“拆东墙补西墙”模式,步入制造、再生、重建组织和器官的“再生医学”新时代。这是继基因工程之后,现代生物技术又一新兴的前沿技术领域,它将成为21世纪具有巨大潜力的高科技产业之一。
记:目前干细胞的研究在世界范围内引起了一定的争议,您是怎么看待这个问题的?
裴:干细胞和再生医学如此被世界关注,还涉及到伦理学问题、胚胎干细胞以及对生命认识问题。生命到底从什么时候起算,由于东、西方的文化背景、宗教习俗等的差别非常大,所以在这个方面的认识差别也是非常大的。2003年我作为中国政府代表团的成员与外交部的两位同志一起到纽约参加第58界联合国大会讨论“禁止克隆人的国际立法问题”,各国由于宗教、信仰、习俗、社会文化等方面的差异,实际上对生命的界定都还没有一个统一的认识,什么叫破坏生命,什么叫扼杀生命等这些都还存在很大的差异。今年218日第59届联合国大会法律委员会关于“禁止克隆人的政治宣言”,我国政府和比利时、英国、瑞典、日本、新加坡等国家投反对票,联合国宣言没有达成公约,没有法律效应,因此也就没有约束力。这关键在于“禁止克隆人”与“治疗性克隆”在表述上含糊不清,实际上非常大地限制了这个技术的发展。在自然科学中引起社会科学广泛关注的领域实际上是不多的,“干细胞”就是其中之一。
记:现在社会上有很多机构在通过注射干细胞来进行抗衰老治疗,而且宣传得很神奇,裴教授您是怎么看待这个问题的。
裴:由于正面宣传引导的不足,一门新兴学科的出现可能会被人利用,而产生一些负面因素。这几年由于某些媒体的炒作,人们觉得干细胞真是什么都可以干了,什么病都可以治了,实际上这是不符合这个学科和这项技术发展的实际情况的。当前在国外也好,国内也好,干细胞和再生医学都还是一个新兴的学科,应该说她还有很长的路要走,还有很多的问题没解决。对于干细胞治疗的安全性,我们在很多方面还正在进行科学的研究和论证。如就心肌梗死治疗而言,目前干细胞已经被证实对心肌细胞的再生有明显促进作用,但干细胞治疗本身是否会导致细胞的恶性转化现在也还在研究之中。
在国内我看到,一个非常小的医院也可以做干细胞治疗,一个美容院也可以做干细胞的项目。实际上这门技术不是那么平民化,远没有成熟到谁都可以做的地步,大家应该比较理智一点。并不是什么人都可以做干细胞研究和治疗,也不是什么样的干细胞都是安全和有效的。干细胞绝对是一个新技术,绝对是门槛非常高的一门技术,应该在安全第一的前提下,做到有效和可控,逐渐的使之成熟起来,造福人类。高瞻远瞩的政府
记:对于这样有一定争议的科学课题,我国政府是什么样的态度?

裴:谁能掌握干细胞研究的主导权,谁就会在未来生物科技领域的竞争中占据有利地位,这是事关国计民生的大事。从1999年以后,我国政府的科研基金直接或间接投入干细胞的研究明显增加,自然科学基金委对这些项目的支持年年上升。十五期间,国家973计划重点支持了干细胞和组织工程的相关基础研究,而863计划则启动了组织器官工程的重大专项,涵盖了所有支撑的关键技术。其实我们国家原来在这个领域就有过一些积累,这几年国家投入的更大,从国家863这个重大专项到目前十五规划,我国差不多投入到这个领域1.1个亿。从我国现有财政能力和投向看,虽然不能与欧美一些发达国家相比,但在我国却是一个相当大的比例,政府在这么短的时间内投入了相当大的经费支持,从这一点来看,政府的反应和把握是非常英明,非常准确,非常迅速!政府做决策、科学家出成果、企业来产业化
记:您曾经说过“政府做决策、科学家出成果、企业来产业化,专项离不开这三方面的协调。”在什么情况下您有这样的感想?
裴:政府决策的对错、快慢,对任何一项科学研究都具有十分重要的意义。而科学家应该扮演更多的角色,一方面要提供给政府科学的信息,以便政府做出科学合理的决策,另一方面要与企业沟通,来培育引导市场,最后科学研究一定是造福于人类社会的!过去我们有很多做法,我们的科学家主要是拿研究成果发发论文,报报奖就放弃了;或者做了多年的科学研究,除了对自己评职称,评级别,分房子有用外,对人类社会真的是没有多大的贡献。现在环境越来越宽松,我们应该以更多的宽容去理解科学家在不同的位置,不同时段的工作。但是最终的希望都是让科学来推动整个社会,来服务于社会!
记:那么目前我国有哪些企业将再生医学和干细胞现有的研究成果进行了转化?
裴:目前有很多企业来和我们谈这个方面的合作事宜,这些企业既有中国大陆的公司,也有中国香港地区的一些上市公司,或欧美的一些高科技公司。目前我们与北京中科元生基因科技有限公司已建立了合作关系,与该公司的合作更多的是关注健康这个领域;同时干细胞技术在美容化妆品领域的应用,我们也与北京佰瑞佶娜生物科技有限公司达成了协议,从目前的转化情况看与这两家公司的合作是比较愉快的。除了与企业的合作外,我们还在同临床结合,同医院来整合来做。政府英明的决策、更多有眼光的企业逐渐增多,这是对我们科学研究人员的一种鼓舞。成功?——我刚上路
记:在这个行业中我们觉得用“成功”形容您的事业最为恰当不过,您是怎样看待您现在的成绩和荣誉的?裴:(笑)成功?用一句广告语来形容我自己吧——“我刚上路”。我现在的感觉就如同这四个字。实际上我刚上路,刚刚找对了方向,因此还谈不上荣誉,也谈不上成绩,如果真的有一天,我们这个干细胞也好,再生医学也好,能够给老百姓造福,真的能够看到我们国家在这个领域与世界强国相比不能说领先多少,至少我们应该是平起平坐!我们这些搞科研的人也算是尽到自己的责任了。记:谢谢裴教授能够在百忙之中抽出时间来接受我们的采访。
裴:谢谢各新闻媒体,把再生医学这一新兴学科和技术通过客观报道,让更多的人去了解、去关注、去支持。裴雪涛:19625月出生,国家863计划“组织器官工程”重大专项总体专家组组长、首席科学家;军事医学科学院输血医学研究所所长;军事医学科学院干细胞研究中心主任;博士生导师。主要从事干细胞与再生医学的基础及临床应用研究。(人民网科技频道夏叶)

本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/6f6ad81614791711cc79177d.html

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