干细胞引领生物再生医学

干细胞是一类具有自我增殖能力和多向分化潜能的细胞。以胚胎干细胞和诱导多能干细胞为核心的干细胞技术的跨越式发展正引领着一场新的生物再生医学革命。干细胞在一定条件下可以分化出多种类型细胞。干细胞按照所处的发育阶段分为胚胎干细胞(embryonic stem cells, ESCs)和成体干细胞(adult stem cells, ASCs)。

1 、干细胞技术的“跨越式”发展

人类关于干细胞的研究起源于成体干细胞，最早开始于20世纪60年代。成体干细胞包括造血干细胞、间充质干细胞和神经干细胞等，在生命体的一生中都存在，分布于各种组织器官中。成体干细胞虽然具有较低的分化潜能，但却对维持整个机体的健康非常重要。而间充质干细胞是现阶段开展临床研究最多的成体干细胞，主要原因在于其来源广泛、易获得，其具有干细胞应有的一切效应包括归巢效应对心血管疾病、肝脏疾病、神经系统、糖尿病、硬皮病、类风湿，骨关节病变等多种损伤性疾患具有一定的修复作用。

2、干细胞助力细胞治疗

目前，成体干细胞是开展临床研究和应用的主要细胞类型，在血液、神经系统、心血管等疾病的细胞治疗方面有着巨大的临床应用潜力。临床研究也证实，骨髓间充质干细胞可通过旁分泌作用促进血管形成，调节炎性微环境，进而改善心肌梗死患者的心脏功能。

科学家已建立将多能干细胞定向诱导分化为十余种不同类型细胞的方法，可为退行性疾病的细胞替代治疗提供丰富的功能细胞资源。国内外多能干细胞治疗神经和心脏类疾病的临床试验正快速递增。包括中国、美国和日本在内，至少有6个国家开展了ESCs或iPSCs来源视网膜色素上皮细胞治疗视网膜黄斑变性。其中，美国加利福尼亚大学科学家的研究表明，患者在细胞移植4个月后无增生、移植排斥或畸胎瘤等不良反应，并且视力都得到了提升。

3、干细胞加速药物研发和筛选进程

尽管制药公司投入大量人力和经费开发药物，但大多数新药研发项目以失败告终。尽管很多药物在动物实验中展现出良好效果，但由于缺乏或出现未预料到的毒性等原因，超过90%进入I期临床试验的药物未能获得批准上市。因此，新药在进入临床试验前有必要在人体细胞中开展和毒性检测。

人多能干细胞衍生的2D和3D疾病模型逐渐成为药物筛选的重要途径，有如下优势：①患者特异疾病模型更接近人类疾病；② 适合高通量药物筛选，加速药物研发过程；③ 减少实验动物用量，降低药物研发成本；④ 适用于个性化药物筛选和毒性分析，因人施药，从而实现精准医疗。

4、干细胞开启人造器官新征程

心脏、肝脏或肾脏等器官移植是治疗终末期疾病的唯一有效办法。然而，供体缺乏和移植后免疫排斥等问题严重限制了器官移植的临床应用。在我国，每100个排队患者中，仅有1人能接受器官移植，因此人造器官逐渐成为器官移植的供体来源。多能干细胞因具自我更新和多向分化潜能，可为复杂人造器官提供充足细胞来源。目前，利用多能干细胞进行人类器官再造仍处于起步阶段。通过干细胞衍生功能细胞自组装的方式，科研人员已成功构建功能性肾脏、肠道、脑、心脏等微型类器官。

2015年，Little团队开发出了一种由多能干细胞生成的肾脏类器官。这种肠道类器官由源自3个胚层的不同类型肠细胞组成，包括肠上皮细胞、杯状细胞、盘状细胞和肠内分泌细胞等。2017年，Akutsu团队利用无动物源体系成功将人多能干细胞分化为功能性肠道类器官。

5、发展机遇

毋庸置疑，干细胞研究已成为生命科学的重要组成部分，正引领着生物再生医学领域新的变革。干细胞在细胞治疗、疾病模型、药物筛选以及人造器官等方面展现出巨大的应用前景。

我国干细胞研究在国家政策和技术上正迎来历史上比较好的机遇期。并推出了一系列干细胞转化研究扶持政策：

① 我国已将干细胞与再生医学写入《“十三五”国家科技创新规划》和《“健康中国2030”规划纲要》等文件，为干细胞研究保驾护航；

② 国家科技部设置了“干细胞及转化研究”试点专项，力推干细胞成果的临床转化；

③ 我国陆续出台了多个干细胞研究和治疗规范性文件，在逐渐完善干细胞治疗的监管政策。目前，我国干细胞基础研究取得很多突破性进展，处于国际领先水平。