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科技部发文！干细胞与再生修复技术成热点

发表时间：2021-03-05 16:08
“人体的修理箱”——这是干细胞的一个热门标签。近年来，利用干细胞技术来修复器官组织是科学发展的热点。

1月28日，国家科技部发布了“十四五”国家重点研发计划“干细胞研究与器官修复”重点专项2021年度项目申报指南（征求意见稿），围绕干细胞发育与器官再生关键科学问题，开展器官再生调控药物等前沿探索，为重要组织器官修复与替代及重大疾病诊疗提供创新理论和技术。

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由此可见，干细胞与器官修复已经成为科技发展的重要方向。今天我们就来聊聊干细胞与器官修复的那些事儿。



Part 01

为何干细胞能修复受损组织或器官？


干细胞（stem cell）是一类具有具有高度自我复制、自我更新、自我归巢和多向分化潜能能力的原始的未分化细胞。在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞。具有再生各种组织器官和人体的潜在功能，医学界称为“万用细胞”。

自我复制：干细胞能够通过分裂的方式补充已分化或凋亡的细胞，以维持其群体的大小。

多向分化：在不同的环境下，干细胞可以分化成为不同的组织细胞，从而构成机体的各种组织器官。

干细胞归巢性：干细胞自带GPS功能，在人体内，可以自动找到病灶部分进行修复。

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以间充质干细胞修复皮肤损伤为例——

研究显示，间充质干细胞对辐射损伤皮肤的修复作用主要有两点，一是间充质干细胞能定向迁移至受损皮肤处直接分化为缺损细胞进行修复；二是间充质干细胞能够分泌血管生成素、转化生长因子等细胞因子，促进新生血管的形成、增加血液灌注，此外还能抑制炎症反应，刺激成纤维细胞增殖、迁移、分化，并促进皮脂腺、汗腺等腺体及肌肉组织的修复，多种机制共同促进辐射损伤皮肤的修复。

Part 02

干细胞修复器官的“实战”


聊完干细胞修复器官的机制，接下来就让我们了解下其在“实战”中的应用效果如何。

先来说说干细胞临床案例：治疗骨关节炎。

概况：2016年8月，江苏大学附属医院“收治”的一名骨关节炎患者

治疗方案：为期7个月的胎盘亚全能干细胞治疗

临床表征：患者关节积液6个月后完全消失，滑膜厚度从治疗前的5.7mm到治疗后三个月骤降至2.8mm，以及6个月后稳定在2.1mm。

患者骨关节软骨得到很好的修复，关节的滑膜炎症得到很好的控制。患者关节肿胀与疼痛基本消失，关节活动度恢复正常。


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再说说干细胞治疗卵巢早衰。

概况：据科技日报南京报道，数年前被诊断为卵巢功能衰竭34岁的方女士，结婚3年一直未能怀孕，为了一圆妈妈梦，多年来她在全国各地多个医院辗转治疗未果。

治疗方案：于2015年12月开始作为受试者入组，术后复查，卵巢血流有明显改善，2016年方女士又进行了两次脐带间充质干细胞移植。2017年5月，方女士经检查确认大卵泡活动，当月实现自然受孕。2018年1月12日，方女士在南京鼓楼医院顺利诞下该项目实施以来的首位健康男婴。

临床表征：2018年1月12日上午9点19分，全球首例通过再生医学技术治疗卵巢早衰患者成功诞下一健康男婴，这也意味着我国干细胞治疗卵巢早衰难题获得阶段性胜利。

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最后说说干细胞在心脏修复中的作用。

一项随机、双盲、安慰剂对照临床试验结果显示[2]，53 例近期心肌梗死患者接受6个月的间充质干细胞治疗后，实验组比对照组疗患者的左心室射血分数增加了 7. 3%，心律失常事件发生率降低了4倍。


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图片来自文献[2]

这主要是因为，间充质干细胞可以在病变局部释放细胞因子促进心肌梗死后的心脏修复，这种细胞因子可以抑制梗死疤痕扩张，刺激血管生成、以及为受损区域招募更多的细胞等。此外，间充质干细胞还具有刺激内源性愈合的潜力。


Part 03

从器官修复到3D打印


既然今天讲到干细胞与器官修复，那就再给大家介绍一个黑科技—3D打印技术。大家想必对这个技术都很熟悉，如今，已经有研究者以干细胞为基础，通过3D打印技术在体外成功培育出人体器官，如膀胱，皮肤，耳朵等等。

3D打印技术领域著名专家Anthony Atala教授的研究团队已实现了利用活细胞作为“喷墨”打印所需组织器官，并进行了动物实验，这些打印出来的器官大小和外形与真实器官无差别，结构也相似，且可行使功能。随着该技术的不断进展，有望解决目前器官移植所面临的供体短缺与免疫排斥等问题。


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图片来自文献[5]

干细胞在器官修复与再生领域已经成为一颗璀璨的明星，想必随着研究的进一步进展，在不久的将来，我们就有希望享受到其带来的福利。但也存在一些问题有待解决，如价格问题，临床推广等等，如何才能让这项技术造福更多的人，这是科学界面临的新挑战。


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