干細胞研究或?qū)⒁l(fā)醫(yī)療技術革命
來源：科技日報 發(fā)布時間：2023-07-27 16:25:26
“目前，全球進入人體試驗的干細胞研究超過8000項，有望解決人類面臨的重大醫(yī)學難題，幫助人類實現(xiàn)修復創(chuàng)傷和病理組織、治愈終末期疾病的夢想，引發(fā)新一輪醫(yī)療技術革命。”在近日召開的香山科學會議青年系列第8次學術討論會上，中國生物技術發(fā)展中心研究員沈建忠說。
參加會議的國內(nèi)30余家單位的60余名青年專家學者對干細胞研究中的重大前沿科學問題與關鍵技術展開了討論。
為實現(xiàn)功能性器官重構(gòu)提供技術儲備
干細胞研究發(fā)展如火如荼。干細胞研究新技術與新工具的開發(fā)，對解決由器官損傷、衰老等導致的器官功能障礙至關重要。
類器官是干細胞等自發(fā)組織形成的體外三維結(jié)構(gòu)，是近年來干細胞研究領域的一大熱點。盡管類器官并不是真正意義上的人體器官，但它能在結(jié)構(gòu)和功能上模擬真實的器官。中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心研究員高棟表示，由于類器官具有自我更新能力及組織特性，移植后能較好地還原和修補受損器官的體內(nèi)結(jié)構(gòu)和功能，目前已經(jīng)取得了一些階段性成果。
“比如人腸道類器官，能有效整合并修復人受損傷的腸道組織；體外培養(yǎng)的膽道類器官移植到離體條件下的人類肝臟中，可修復和再生受損膽道。這些案例展現(xiàn)了類器官技術在器官功能重現(xiàn)上的獨特優(yōu)勢，類器官在再生醫(yī)學領域中也表現(xiàn)出廣闊的應用前景。”高棟說。
“理解和描繪組織器官中干細胞微環(huán)境的分子組成、動態(tài)變化和干細胞與其微環(huán)境之間的相互作用，對揭示干細胞自我更新、分化和組織再生的機制十分重要。然而，目前能夠系統(tǒng)性研究干細胞微環(huán)境成分的方法還比較匱乏。”中國科學院生物化學與細胞生物學研究所研究員韓碩表示，近年來，鄰近分子標記技術成為一種解析復雜細胞分子網(wǎng)絡的強大工具。
“鄰近標記需要用到工具酶和小分子底物。酶就像是畫圖的筆，底物就像是畫圖的墨水。通過遺傳學方法，科研人員可以將‘畫筆’定位到細胞中任意他們想探索的區(qū)域，再蘸上‘墨水’，就可以勾勒出相應區(qū)域的分子組成。”韓碩介紹，這項技術可以幫助科學家理解細胞中不同時空區(qū)域的組成成分，幫助研究人員發(fā)現(xiàn)一些新的治療靶標。
近年來，飛速發(fā)展的空間譜系示蹤技術、單細胞時空組學測序技術、單分子技術、微量蛋白質(zhì)組學分析技術、鄰近分子標記技術等新技術，極大地推動了干細胞研究，為實現(xiàn)功能性器官重構(gòu)提供了技術儲備。
研究始終圍繞臨床轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化進程
由于強大的自我更新和定向分化特性，干細胞也被稱為“萬用細胞”，在組織修復、器官再生和疾病干預等中，能發(fā)揮傳統(tǒng)藥物無法比擬的優(yōu)勢。2015年，國家就出臺了初步的監(jiān)管政策，推進干細胞應用研究有序發(fā)展，保障人民健康。
“目前我國干細胞應用研究仍存在很多待解決的問題。”中山大學孫逸仙紀念醫(yī)院主任醫(yī)師蘇士成介紹，干細胞應用研究主要圍繞的兩大核心指標就是療效和風險。大多數(shù)干細胞制劑長期療效現(xiàn)在還不理想。
干細胞產(chǎn)品制劑的有效性取決于其細胞替換能力和器官定向能力等，還與制劑的細胞質(zhì)量、注射途徑、最佳劑量、治療時機等緊密相關。“干細胞具有異質(zhì)性，因此干細胞制劑非單一成分，直接影響治療效果。”蘇士成說。
此外，部分干細胞療法具有安全風險，主要包括致瘤性、異常免疫反應和非預期分化。蘇士成介紹，由于干細胞產(chǎn)品制劑純度尚待提高，制劑中可能殘留著未分化細胞，這些細胞在人體內(nèi)異常分化會導致畸胎瘤或其他腫瘤。
免疫排斥是干細胞治療的另一風險問題，目前臨床上可采用免疫抑制劑、人類白細胞抗原（HLA）配型和隱藏等技術來規(guī)避免疫原性風險，不過這些技術尚不完善。比如，HLA配型和隱藏技術雖然具有用少量細胞株即可覆蓋全世界人口配型的顯著優(yōu)勢，但同時也存在基因編輯脫靶等弊端。
干細胞應用研究始終圍繞臨床轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化進程。目前全球已有部分干細胞產(chǎn)品上市，但在我國尚未有上市的干細胞產(chǎn)品或技術。蘇士成表示，干細胞產(chǎn)業(yè)具有較高的技術和人才壁壘，我國在干細胞分離提取、大規(guī)模擴增、變異性調(diào)控、療效提升等各個環(huán)節(jié)亟待核心技術突破和專家人才儲備。此外，干細胞臨床研究方案目前仍沒有統(tǒng)一標準，且研究規(guī)模小、數(shù)據(jù)量有限。因此，亟須實現(xiàn)標準統(tǒng)一的多中心臨床研究，并建立針對干細胞制劑的評價體系。
在轉(zhuǎn)化應用方面，由于干細胞具有動態(tài)性和異質(zhì)性，保障每一代細胞均一穩(wěn)定、質(zhì)量可控是轉(zhuǎn)化應用要解決的根本問題。盡管2015年我國已邁出干細胞治療政策監(jiān)管的第一步，但政策法規(guī)與產(chǎn)業(yè)化進程仍不同步，從基礎研究到臨床試驗還需要人力、資金、資源、監(jiān)管等大量投入。
干細胞與再生醫(yī)學是未來科技必爭之地
近年來，我國正加快推進干細胞領域的應用研究，國家《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》已布局干細胞治療新技術。此外，我國還成立了國家干細胞與再生醫(yī)學產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，促進技術創(chuàng)新、成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
“作為生命科學和醫(yī)學研究的前沿和制高點，干細胞與再生醫(yī)學是未來科學與技術發(fā)展的戰(zhàn)略必爭領域。”中國科學院動物研究所研究員李偉表示。
再生是指機體修復、替換受損或缺失的組織、器官，以恢復其結(jié)構(gòu)和功能，傳統(tǒng)的再生醫(yī)學主要研究創(chuàng)傷受損的組織器官生理性修復及功能重建。
李偉表示，干細胞研究的不斷突破賦予了再生醫(yī)學新的視角和發(fā)展方向，隨著3D打印、基因編輯、生物材料等多個領域的發(fā)展，細胞治療、基因治療、器官再造等新興領域出現(xiàn)，再生研究的內(nèi)涵與外延不斷擴大，形成了生物學與醫(yī)學深度交叉融合的再生醫(yī)學。
目前，再生醫(yī)學主要以干細胞研究和應用為基礎，以組織器官的修復與重建為目標，綜合利用生命科學、材料科學、計算機科學和工程學等學科的原理與方法，在基因、細胞、組織、器官等不同層面，研究、開發(fā)組織和器官修復改造技術和醫(yī)學手段。
進入21世紀，科技發(fā)展日新月異。隨著基因編輯、合成生物學等顛覆性生物技術不斷突破，干細胞研究不斷與人工智能等新技術交叉融合，革命性地改變了再生醫(yī)學的研究范式，并將帶來生命健康領域的產(chǎn)業(yè)變革。
“我國正處于經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要轉(zhuǎn)型期，多種挑戰(zhàn)疊加。我們亟須加強干細胞與再生醫(yī)學的戰(zhàn)略布局，進一步聚焦領域重大問題，系統(tǒng)謀劃、有序推進，取得重大原創(chuàng)突破并實現(xiàn)轉(zhuǎn)化應用，搶占未來發(fā)展的制高點，支撐科技強國和創(chuàng)新型國家建設。”李偉說。（沈 唯）
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