再生医学有望突破临床难解之题——访临床医学专家熊尧
再生医学,是一种综合应用生命科学、材料科学和临床医学等多学科的原理与方法,研究和开发用于替代、修复、重建或再生人体各种组织和器官的理论技术的前沿科学;这种技术现今已经广泛应用于治疗先天性遗传缺陷疾病、人体器官损伤、干细胞治疗和基因治疗等10多个领域。今日,我们有幸邀请到了上海交通大学医学院附属第九人民医院博士后,知名临床医学专家熊尧女士,就干细胞和再生医学领域的发展现状与应用价值展开讨论。
(知名临床医学专家:熊尧女士)
近年来,干细胞与再生医学领域国际竞争日趋激烈,已成为衡量一个国家生命科学与医学发展水平的重要指标。熊尧说道:干细胞与再生医学是近年来方兴未艾的生物医学新领域,具有重大的临床应用价值,其旨在通过干细胞移植、分化与组织再生,促进机体创伤修复、治疗疾病。我国是世界人口大国,由创伤、疾病、遗传和衰老造成的组织、器官缺损、衰竭或功能障碍也位居世界各国之首,以药物和手术治疗为基本支柱的经典医学治疗手段已不能满足临床医学的巨大需求。基于干细胞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,引发继药物和手术之后的新一轮医学革命。
熊尧女士在临床医学领域深耕多年,对干细胞与再生医学有着深入的了解,发表了《Three Dimensional Printing Bilayer Membrane Scaffold Promotes Wound Healing》、《Retention of the Stemness of Mouse Adipose-Derived Stem Cells by Their Expansion on Human Bone Marrow Stromal Cell-Derived Extracellular Matrix》等多篇具有重要临床医学价值的论文。《Retention of the Stemness of Mouse Adipose-Derived Stem Cells by Their Expansion on Human Bone Marrow Stromal Cell-Derived Extracellular Matrix》介绍了一种通过将小鼠脂肪来源的干细胞(ADSCs)扩增在人骨髓基质细胞(BMSCs)衍生的细胞外基质上来保持其干细胞特性的方法。熊尧介绍道,干细胞具有自我更新和多分化能力,对于组织再生和修复具有重要意义。然而,ADSCs在长时间的体外培养过程中往往会失去其干细胞特性,限制了它们在临床应用中的潜力。因此,她们尝试寻找一种方法来保持ADSCs的干细胞特性。
研究团队通过将ADSCs扩增在BMSCs衍生的细胞外基质上,试图提供一种更适合ADSCs生长的微环境。BMSCs衍生的细胞外基质被认为富含生物活性分子,如细胞外基质蛋白和生长因子,这些分子对于维持干细胞的特性很重要。在实验中,她们首先从小鼠脂肪组织中分离出ADSCs,并将它们扩增在BMSCs衍生的细胞外基质上。结果显示,相比于在传统培养基上扩增的ADSCs,扩增在BMSCs衍生的细胞外基质上的ADSCs表现出更好的干细胞特性,如增殖能力、表达干细胞标记物以及多向分化潜能。
进一步的实验表明,BMSCs衍生的细胞外基质能够改变ADSCs的基因表达模式,增强与干细胞特性相关的基因表达,并抑制与细胞老化相关的基因表达。该论文的研究结果对于应用ADSCs进行组织工程和再生医学研究具有重要意义。通过在BMSCs衍生的细胞外基质上扩增ADSCs,研究人员成功地保持了ADSCs的干细胞特性,提高了其在临床应用中的潜力。此外,该研究也揭示了细胞外基质在维持干细胞特性方面的重要作用,为进一步研究干细胞维持和应用提供了新的思路和方向。
作为国家十三五科技创新规划中重点提及的颠覆性技术创新,干细胞手段在抗衰领域中也展现出了巨大潜力。在未来,健康的老去有望从少数人的幸运走向大部分人的常态。干细胞的应用也不再像现在只是富有阶层的奢侈品,而逐步变成广大老百姓的常规治疗手段。
熊尧指出:人类衰老在外观上的变化主要包括:皮肤表皮变薄、结缔组织减少、皮下脂肪减少消失、皮肤松弛、皱纹增多;心血管系统心内膜胶原纤维和弹性纤维增生;动脉硬化、血管弹性降低、内膜出现钙和脂类物质的沉着、管腔狭窄;神经系统脑重量逐渐减轻、脑体积缩小等等。而衰老细胞的形态变化主要表现在细胞皱缩、细胞膜通透性、脆性增加、细胞核膜内折、细胞器数量特别是线粒体数量减少,最终出现细胞凋亡或坏死。值得注意的是,衰老是一种复杂的生物学过程,伴随着机体功能的下降,对环境的应激能力和适应能力也相应减弱,干细胞在此时便发挥出了重要作用。
在衰老过程中,很多组织器官都会受到损伤,从而导致组织结构的不完整和功能的退化或丧失。此外,衰老过程不可避免会有损伤和修复,这是一个动态过程,损伤都会伴随炎症的发生,干细胞在炎症修复中发挥了重要的作用。间充质干细胞具有的低免疫原性和免疫调节的特性,通过再生和分泌细胞因子,来对抗炎症,修复组织功能。
熊尧最后指出:在我国,每年大约有1亿人次的患者需要做再生医学组织修复和治疗 。可喜的是,在再生医学领域,中国已经具备了核心的、国际领先的技术。未来,她将继续探索干细胞在组织再生中的应用,为解决人类面临的重大医学难题贡献自己的力量。(文/冯琳)