再生醫學有望突破臨床難解之題——訪臨床醫學專家熊堯
再生醫學,是一種綜合應用生命科學、材料科學和臨床醫學等多學科的原理與方法,研究和開發用于替代、修復、重建或再生人體各種組織和器官的理論技術的前沿科學;這種技術現今已經廣泛應用于治療先天性遺傳缺陷疾病、人體器官損傷、干細胞治療和基因治療等10多個領域。今日,我們有幸邀請到了上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院博士后,知名臨床醫學專家熊堯女士,就干細胞和再生醫學領域的發展現狀與應用價值展開討論。
(知名臨床醫學專家:熊堯女士)
近年來,干細胞與再生醫學領域國際競爭日趨激烈,已成為衡量一個國家生命科學與醫學發展水平的重要指標。熊堯說道:干細胞與再生醫學是近年來方興未艾的生物醫學新領域,具有重大的臨床應用價值,其旨在通過干細胞移植、分化與組織再生,促進機體創傷修復、治療疾病。我國是世界人口大國,由創傷、疾病、遺傳和衰老造成的組織、器官缺損、衰竭或功能障礙也位居世界各國之首,以藥物和手術治療為基本支柱的經典醫學治療手段已不能滿足臨床醫學的巨大需求。基于干細胞的修復與再生能力的再生醫學,有望解決人類面臨的重大醫學難題,引發繼藥物和手術之后的新一輪醫學革命。
熊堯女士在臨床醫學領域深耕多年,對干細胞與再生醫學有著深入的了解,發表了《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》等多篇具有重要臨床醫學價值的論文。《Retention of the Stemness of Mouse Adipose-Derived Stem Cells by Their Expansion on Human Bone Marrow Stromal Cell-Derived Extracellular Matrix》介紹了一種通過將小鼠脂肪來源的干細胞(ADSCs)擴增在人骨髓基質細胞(BMSCs)衍生的細胞外基質上來保持其干細胞特性的方法。熊堯介紹道,干細胞具有自我更新和多分化能力,對于組織再生和修復具有重要意義。然而,ADSCs在長時間的體外培養過程中往往會失去其干細胞特性,限制了它們在臨床應用中的潛力。因此,她們嘗試尋找一種方法來保持ADSCs的干細胞特性。
研究團隊通過將ADSCs擴增在BMSCs衍生的細胞外基質上,試圖提供一種更適合ADSCs生長的微環境。BMSCs衍生的細胞外基質被認為富含生物活性分子,如細胞外基質蛋白和生長因子,這些分子對于維持干細胞的特性很重要。在實驗中,她們首先從小鼠脂肪組織中分離出ADSCs,并將它們擴增在BMSCs衍生的細胞外基質上。結果顯示,相比于在傳統培養基上擴增的ADSCs,擴增在BMSCs衍生的細胞外基質上的ADSCs表現出更好的干細胞特性,如增殖能力、表達干細胞標記物以及多向分化潛能。
進一步的實驗表明,BMSCs衍生的細胞外基質能夠改變ADSCs的基因表達模式,增強與干細胞特性相關的基因表達,并抑制與細胞老化相關的基因表達。該論文的研究結果對于應用ADSCs進行組織工程和再生醫學研究具有重要意義。通過在BMSCs衍生的細胞外基質上擴增ADSCs,研究人員成功地保持了ADSCs的干細胞特性,提高了其在臨床應用中的潛力。此外,該研究也揭示了細胞外基質在維持干細胞特性方面的重要作用,為進一步研究干細胞維持和應用提供了新的思路和方向。
作為國家十三五科技創新規劃中重點提及的顛覆性技術創新,干細胞手段在抗衰領域中也展現出了巨大潛力。在未來,健康的老去有望從少數人的幸運走向大部分人的常態。干細胞的應用也不再像現在只是富有階層的奢侈品,而逐步變成廣大老百姓的常規治療手段。
熊堯指出:人類衰老在外觀上的變化主要包括:皮膚表皮變薄、結締組織減少、皮下脂肪減少消失、皮膚松弛、皺紋增多;心血管系統心內膜膠原纖維和彈性纖維增生;動脈硬化、血管彈性降低、內膜出現鈣和脂類物質的沉著、管腔狹窄;神經系統腦重量逐漸減輕、腦體積縮小等等。而衰老細胞的形態變化主要表現在細胞皺縮、細胞膜通透性、脆性增加、細胞核膜內折、細胞器數量特別是線粒體數量減少,最終出現細胞凋亡或壞死。值得注意的是,衰老是一種復雜的生物學過程,伴隨著機體功能的下降,對環境的應激能力和適應能力也相應減弱,干細胞在此時便發揮出了重要作用。
在衰老過程中,很多組織器官都會受到損傷,從而導致組織結構的不完整和功能的退化或喪失。此外,衰老過程不可避免會有損傷和修復,這是一個動態過程,損傷都會伴隨炎癥的發生,干細胞在炎癥修復中發揮了重要的作用。間充質干細胞具有的低免疫原性和免疫調節的特性,通過再生和分泌細胞因子,來對抗炎癥,修復組織功能。
熊堯最后指出:在我國,每年大約有1億人次的患者需要做再生醫學組織修復和治療 。可喜的是,在再生醫學領域,中國已經具備了核心的、國際領先的技術。未來,她將繼續探索干細胞在組織再生中的應用,為解決人類面臨的重大醫學難題貢獻自己的力量。(文/馮琳)