很多科幻電影里都有這樣的情節(jié)：主角身體受到嚴重創(chuàng)傷，在先進醫(yī)療技術(shù)幫助下，患者的創(chuàng)處很快痊愈，傷口也恢復(fù)如初……在醫(yī)學(xué)科技高速發(fā)展的今天，這種美好遐想正在逐步照進現(xiàn)實，這一切都源于一項可以改變?nèi)祟惷\和未來的學(xué)科——再生醫(yī)學(xué)。
美國生物學(xué)家、諾貝爾獎得主吉爾伯特曾預(yù)言：“用不了50年，人類將能夠培育出人體所有器官。”隨著干細胞、組織工程等研究的不斷深入，“再生醫(yī)學(xué)”這門新型學(xué)科開始引領(lǐng)一場影響深遠的醫(yī)學(xué)革命
自2001年回國以來，中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所再生醫(yī)學(xué)研究團隊負責(zé)人戴建武研究員一直致力于再生醫(yī)學(xué)研究，取得了一系列具有重要意義的技術(shù)成果，使我國再生醫(yī)學(xué)技術(shù)達到世界先進水平。
器官——或?qū)崿F(xiàn)體外“制造”
3D生物打印為科學(xué)家們帶來希望，“未來人類將培育出所有人體器官。”吉爾伯特所的預(yù)言能否成為現(xiàn)實？
戴建武認為，這一切并不遙遠。“幾千年來，中樞神經(jīng)系統(tǒng)一直被認為不能再生，而再生醫(yī)學(xué)帶來了再生的希望，使我們有理由相信，人體所有的器官組織都可以再生。”戴建武說，再生醫(yī)學(xué)有利于引導(dǎo)組織再生，以修復(fù)因老化、生病、受損造成的不健康組織或器官。如今，再生醫(yī)學(xué)正在為其他組織器官，如心臟、肝臟等提供損傷修復(fù)方面的可行性治療策略。不久的將來，人們或許可以在體外完成器官“制造”，用以替代人體缺損的組織器官。
對此，國際上目前認為可行的途徑有兩條：通過生物反應(yīng)器進行器官組織的體外培養(yǎng)，以及通過3D生物打印來制造功能器官及組織。
2008年6月，一名30歲的西班牙患者在相關(guān)醫(yī)療管理部門許可下，接受了世界首例自體干細胞培育的人工氣管移植手術(shù)，短期內(nèi)恢復(fù)狀況良好。目前，這項研究仍在進行中，雖然存在很多質(zhì)疑，但很多科學(xué)家認可和采用了這一思路——利用干細胞及支架材料在生物反應(yīng)器中進行器官組織構(gòu)建。然而，要讓體外制造的組織器官具有功能，需要解決使干細胞在支架上定植并定向分化為適合的功能細胞等一系列非常棘手的問題。
隨著3D打印技術(shù)不斷發(fā)展普及，科學(xué)家開拓出了另一條更有希望進行體外器官構(gòu)建的途徑——3D生物打印。
3D生物打印的基本思路是：將器官進行全細胞分析后建模，通過將合適的生物功能性材料與細胞混合，進行3D逐層打印，使細胞精確定位，最終打印出具有功能的組織器官，再進行移植。目前，這項研究剛剛起步，如何找到既可以快速固化成型，又能符合組織器官相應(yīng)的力學(xué)強度，還能與細胞良好相容的生物材料等，都是科學(xué)家亟待解決的問題。
干細胞—器官“重生”的秘密所在
2018年1月12日上午九點半，隨著一聲啼哭，在南京鼓樓醫(yī)院，患有卵巢早衰多年的方女士在康復(fù)后成功誕下一名男嬰。這標志著我國在卵巢再生臨床研究中取得了突破性進展，也宣告再生醫(yī)學(xué)技術(shù)在攻克生殖系統(tǒng)“不治之癥”方面取得了階段性勝利。
卵巢早衰（POF）是指女性40歲之前由于多種病因出現(xiàn)的卵巢功能衰竭，導(dǎo)致發(fā)生促卵泡激素水平升高和雌激素水平降低等癥狀。卵巢早衰的女性很難實現(xiàn)受孕，因為這類患者在月經(jīng)周期中沒有優(yōu)勢卵泡活動，無法取得卵子。因此，卵巢早衰也被業(yè)內(nèi)公認為無法治愈的頑疾。
“我國約有4億育齡女性，其中，卵巢早衰發(fā)病率超過1%。而且，我國卵巢早衰患者由于卵巢功能評估意識較弱，疾病普遍發(fā)現(xiàn)晚，自然妊娠概率極小。”南京鼓樓醫(yī)院生殖醫(yī)學(xué)中心主任孫海翔表示，通俗點說，卵巢早衰就像一株鮮花從根莖枯萎（卵巢早衰），沒有好種子（卵子），如何能結(jié)出甜美的果實（胎兒）？因此，解決這部分患者不孕的關(guān)鍵就在于如何挽救卵巢功能，獲得優(yōu)質(zhì)卵子配成胚胎。
為解決這一世界性難題，中科院遺傳發(fā)育所再生醫(yī)學(xué)研究團隊負責(zé)人戴建武與南京鼓樓醫(yī)院生殖醫(yī)學(xué)中心合作，于2015年在國際上率先開展臍帶間充質(zhì)干細胞干預(yù)卵巢早衰合并不孕癥臨床研究。該臨床研究在通過醫(yī)院倫理審查、國家衛(wèi)計委備案后，成為我國實行干細胞臨床研究備案制度后，首批備案的8個干細胞臨床研究項目之一。
科學(xué)家們之所以看上了干細胞，是因其屬于細胞中原始的、未（完全）分化的一類。干細胞既可以自我更新，也可以在適當條件下分化為特定的功能細胞，也就是說具有再生的“本領(lǐng)”。據(jù)戴建武介紹，干細胞能分泌多種細胞因子，如VEGF、HGF、IGF-I等，通過一定途徑參與調(diào)節(jié)顆粒細胞生長、凋亡，以達到修復(fù)早衰卵巢的目的。
2015年12月，孫海翔臨床團隊為方女士實施了干細胞卵巢內(nèi)移植術(shù)，經(jīng)術(shù)后復(fù)查，孫海翔發(fā)現(xiàn)患者卵巢內(nèi)血流有明顯改善，但未曾懷孕。2016年，方女士又進行了兩次移植。2017年5月，方女士經(jīng)檢查確認大卵泡活動，實現(xiàn)自然受孕。如今，寶寶健康出生，懸在方女士一家人心上的石頭終于落地了。
在中國食品藥品檢定研究院細胞資源儲藏及研究中心主任袁寶珠看來，卵巢再生臨床研究的突破性進展，為高齡婦女卵巢功能低下及卵巢抗衰老提供了新的技術(shù)手段，在嚴格監(jiān)管的基礎(chǔ)上，干細胞技術(shù)將帶來更多福祉。
生物材料——給干細胞“安家”
智能型膠原支架猶如一個供干細胞生長發(fā)育的“溫床”
干細胞和生長因子具有修復(fù)功能，但因其體積僅為微米級，在豐富血流的作用下，很難作用于受損部位。因此，如何將注入到體內(nèi)的干細胞固定在需要它們的地方，成為一大難題。
最終，戴建武團隊研制出一種可以注射的智能型膠原支架材料，以水凝膠形式存在，在與干細胞充分混合后注入患者卵巢內(nèi)，形成一個供干細胞生長發(fā)育的“溫床”，以保證其僅限于卵巢內(nèi)“活動”，解決了這一難題。
同時，臍帶間充質(zhì)干細胞附著在膠原支架材料上，通過支架幫助干細胞定植、分化，修復(fù)早衰的卵巢，使患者能夠重獲生育能力。并且，膠原支架在完成“任務(wù)”之后，通常持續(xù)數(shù)月左右就會自然降解，對人體無傷害。
據(jù)戴建武介紹，膠原蛋白屬于生物材料的一種，具備四大特性：生物功能性、生物相容性、可加工性及化學(xué)穩(wěn)定性。所謂生物功能性，指生物材料需具有器官組織所需的功能性，如人造關(guān)節(jié)需具有自體骨骼相應(yīng)的強度；生物相容性，指可以與自體組織和血液和平共處，無毒不致癌、不排斥；可加工性，指可以按照要求成型、可以消毒；化學(xué)穩(wěn)定性，指可以耐老化或被降解。
“生物材料作為支架，可以促進干細胞的定植以及微環(huán)境的重建，為缺損的組織器官如脊髓、心肌等再生修復(fù)提供可能的治療策略。”戴建武說。
實際上，這種神奇的生物支架已經(jīng)多次應(yīng)用到臨床試驗當中，為解決人類的疑難雜癥立下了汗馬功勞。
2015年4月，一名28歲因高空墜落受傷的男性接受了神經(jīng)再生膠原支架治療脊髓損傷手術(shù)，取得成功。目前，這位急性胸段完全性脊髓損傷受試者經(jīng)過康復(fù)，運動能力已取得顯著改善，生活自理能力顯著提高。
戴建武展示，這種白色的生物支架長約10厘米，每根直徑不足1毫米。在使用時，醫(yī)生將數(shù)根絲狀支架歸攏成直徑2至4毫米的束狀，然后根據(jù)病人的脊髓空洞大小填入。神經(jīng)可以在膠原支架這個“管道”的支撐和引導(dǎo)下有序生長，瘢痕中再生抑制因子的沉積也會被抑制。
“相當于先搭個橋，然后把間充質(zhì)干細胞‘種’在這個膠原支架材料上，以便讓兩側(cè)的神經(jīng)長過去。”戴建武打了個比方說。
戴建武說，隨著多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域的突破與生物技術(shù)不斷交叉融合，以干細胞和生物材料為主的再生醫(yī)學(xué)將成為未來人類生命科學(xué)及醫(yī)學(xué)診療新的突破口。再生醫(yī)學(xué)技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的科研、轉(zhuǎn)化與應(yīng)用將越來越向縱深方向發(fā)展，為目前尚無有效治療手段的組織器官缺損提供可能的治療策略，不斷造?；颊?。
轉(zhuǎn)載請注明出處。
相關(guān)文章
熱門資訊
精彩導(dǎo)讀
關(guān)注我們
