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第三节 间充质干细胞与再生及再生医学的联系
一、再生及再生医学的概念
再生( regeneration)是指生物体对损坏或者失去的结构进行自我修复和替代的过程。随着分子科学的发展和干细胞再生潜能的发现,逐渐形成了一门新兴的边缘学科———再生医学( regenerative medicine)。再生医学的概念应有广义和狭义之分。广义上讲,再生医学是基于再生生物学基础上的一门通过研究生物体各组织器官的正常解剖学形态、生理、病理和病理生理特征,从而探索如何修复组织器官创伤与缺损并促进其再生与功能重建的新兴学科。狭义上讲,再生医学是指利用医学、生命科学、仿生科学、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一门综合性科学。
二、间充质干细胞在再生医学领域的应用前景
再生医学治疗的主要方法有干细胞疗法、组织工程技术、克隆技术、药物或基因疗法。其中,前三种疗法都与干细胞紧密相关。正常情况下,生物体受到创伤后,会行使自我修复功能。这种修复功能在很大程度上依赖于体内的干细胞,它们可以通过迁移、分化、分泌等作用完成组织器官的自我修复。但是,机体的自我修复功能是非常有限的,无法在严重器质性损伤的情况下修复组织器官的功能,更无法在组织器官缺失的情况下新生一套组织器官。这就需要通过组织工程手段干预或者给予外源性干细胞。要获得良好的再生效果,干细胞的干性应当是越强越好,胚胎干细胞( embryonic stem cells,ES)无疑是最佳选择。令人遗憾的是在伦理学上的缺陷,使得胚胎干细胞的发展和应用受到了很严重的限制。而MSCs作为干细胞家族的一员,虽然不拥有全能干性,但是仍具有很强的多向分化潜能和免疫调节能力,因此,其在机体生理和病理情况下的修复功能不容忽视。那么,如果将MSCs在体外扩增,通过人为施加各种干预条件,就可以诱导MSCs向我们需要的方向分化。甚至可以利用生物材料结合MSCs构建出我们需要的组织器官,或者利用MSCs的免疫调节作用治疗一些免疫疾病。
MSCs与再生医学是近年来方兴日盛的生物医学新领域,具有重大的基础研究价值和临床应用前景,其主要通过干细胞移植、分化与组织再生,促进机体内源性和外源性损伤修复、治疗疾病。作为再生医学的重要组成部分,MSCs及其相关技术几乎涉及人体各个重要组织和器官,应对人类面临的大多数医学难题,如心血管疾病、自身免疫病、骨质疏松、骨关节疾病、糖尿病、恶性肿瘤、阿尔兹海默病、帕金森综合征、大面积烧伤、脊髓损伤、毛囊再生、遗传病等疾病和抗衰老方面的治疗,近年来国内外同行相继取得了一系列振奋人心的研究成果。最近,我国自主研制的用于白血病治疗的干细胞相关产品———“原始间充质干细胞”注射液,引起了国内外业界的广泛关注,目前已经进入临床研究阶段,这表明我国干细胞治疗的研究及其产品的自主研发水平已经步入世界先进行列。MSCs与再生医学将改变对于损伤性、坏死性疾病,甚至是不可逆性疾病的传统治疗手段,给疾病的病理生理研究和临床运用带来空前的变革。近年来,MSCs与再生医学领域的研究成果百花齐放,其研究水准正逐渐成为衡量一个国家生命科学与医学发展水平的重要指标。
我国是世界人口大国,由各种原因造成的组织、器官缺损、功能障碍或衰竭的病例也位居世界各国前列,以传统中、西医内、外科治疗为基础的医学治疗手段已不能满足临床应用的迫切和巨大需求。基于MSCs的修复与再生能力的再生医学,有望解决人类面临的重大医学难题,引发新一轮医学革命。
干细胞研究的核心科学问题囊括了由生命起源至个体发育的整个过程,面对的是人体生老病死的未知领域,具体涉及干细胞分离纯化、分析鉴定、体外培养、扩增、定向诱导、组织工程与体内移植等关键技术。以MSCs为代表的干细胞替代或再生治疗给各种慢性或退行性疾病患者的治疗与康复带来了新的希望;同样,以MSCs为代表的干细胞为载体的基因治疗则给各种遗传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。