一文看懂再生醫(yī)學
2024-05-23 點擊量：656
近年來，慢性病、遺傳疾病及癌癥等發(fā)病率逐年攀升，激發(fā)了對創(chuàng)新療法的投資增加，再生醫(yī)學產(chǎn)品研發(fā)管線也創(chuàng)新高，成為了全球再生醫(yī)療市場發(fā)展的重要驅動力。目前，干細胞、生物再生材料、器官再生等細分場景都已經(jīng)是醫(yī)療領域的潛力賽道，布局企業(yè)多，研究進展迅速。
01
當你刮傷膝蓋、骨折或割傷自己時，身體能夠自愈。但對于某些疾病，如糖尿病或心臟病，卻需要依靠外部力量。
再生醫(yī)學領域，科學家們正在尋找類似于幫助身體自愈機制的療法和策略，幫忙人類延長生命。再生醫(yī)學在20世紀90年代首次興起，當時組織工程在干細胞研究和皮膚移植等變得流行。
再生醫(yī)學的目標是替換或重新啟動因疾病、損傷、年齡或其他問題而受損的組織或器官，而不是通過藥物和程序來治療癥狀。
再生發(fā)生在三個層面：
分子：這包括構成身體的小分子，如DNA、脂肪和碳水化合物。
細胞：包括神經(jīng)元或軸突等細胞結構，它們負責人體內的細胞生長和繁殖。
組織：包括血液、皮膚、骨骼或肌肉。
它是如何工作的？
雖然許多形式的再生醫(yī)學研究仍在進行中，但有些已經(jīng)投入使用。其中之一是干細胞療法。這是科學家們在實驗室里培育專門的干細胞的時候。根據(jù)需要，可以指導他們像某些類型的細胞一樣工作，比如心臟、血液或神經(jīng)中的細胞。
例如，如果你患有心臟病，這些實驗室制造的心肌細胞可以用作移植組織，幫助修復或替換受損的心臟細胞。
再生醫(yī)學是如何發(fā)展起來的?
1968年世界第一例骨髓移植術
1968年世界第一例骨髓移植術，開啟了干細胞醫(yī)療技術的臨床應用。經(jīng)過半個世紀的發(fā)展，干細胞技術為人類疾病的治療提供了獨特的視角、方法和手段，為人類健康帶來了新的希望和曙光。
1989年，發(fā)現(xiàn)了干細胞的分化潛能
1989年，Pera 發(fā)現(xiàn)了干細胞的分化潛能，分離了一個人EC細胞系，此細胞系能產(chǎn)生出三個胚層的組織。這些細胞是非整倍體的(比正常細胞染色體多或少),他們在體外的分化潛能是有限的。
1998年，人類胚胎干細胞能在體外生長和增殖
1998年美國兩個科研小組分別報告從胚胎和生殖脊成功建立人類胚胎干細胞系,使人類胚胎干細胞能在體外生長和增殖。
此后，世界各國科學家相繼證實，包括人類的成體干細胞具有可塑性，從而掀起了全球成體干細胞研究高潮。干細胞研究進展被《科學》雜志評選為該年度世界十大科學成就之首。人類ES (hES)細胞建系獲得成功，由此推動了干細胞研究的興起。
2002年，用視網(wǎng)膜細胞移植治療帕金森氏病癥
2002年用視網(wǎng)膜細胞移植治療帕金森氏病癥，刺激腦神經(jīng)干細胞生長，明顯降低帕金森氏病癥人的臨床癥狀，發(fā)現(xiàn)干細胞能夠明顯改善嚴重帕金森氏病鼠的臨床癥狀，用肝干細胞加工成胰島細胞，移植后逆轉糖尿病小鼠的高血糖癥狀，證明骨髓干細胞移植后形成肝細胞，骨髓干細胞有再生肝臟功能的作用。
2003年人類皮膚細胞與兔子卵細胞種間融合
2003年建立了人類皮膚細胞與兔子卵細胞種間融合的方法，為人胚胎干細胞研究提供了新的途徑。
2004年，克隆干細胞在活體動物體內修復受損組織
克隆小鼠的干細胞可以通過形成細小血管的心肌細胞修復心衰小鼠的心肌損傷。這種克隆細胞比來源于骨髓的成體干細胞修復作用更快、更有效，可以取代40%的瘢痕組織和恢復心肌功能。這是首次顯示克隆干細胞在活體動物體內可以修復受損組織。
2016年，培養(yǎng)小鼠皮膚細胞成為卵細胞
培養(yǎng)小鼠皮膚細胞成為卵細胞，首次合成真正的人造卵細胞并將之成功受精。將其受精病轉入代孕母鼠體內，這些實驗室獲得的卵子能夠發(fā)育成為健康、具有生殖能力的幼鼠。
2019年，中國首次開發(fā)出遺傳增強的人類血管細胞
培養(yǎng)小鼠皮膚細胞成為卵細胞，首次合成真正的人造卵細胞并將之成功受精。將其受精病轉入代孕母鼠體內，這些實驗室獲得的卵子能夠發(fā)育成為健康、具有生殖能力的幼鼠。
2022年，中國科學家誘導出“最年輕”人類全能干細胞
來自中國科學院、深圳華大生命科學研究院等研究團隊，通過體細胞誘導培養(yǎng)出了類似受精卵發(fā)育3天狀態(tài)的人類全能干細胞。這是繼科學家成功誘導出人類多能干細胞后，再生醫(yī)學領域的又一重大突破。
再生醫(yī)學用于什么？
西方醫(yī)學之父希波·克拉底指出，最好的醫(yī)生就是你的本能(自愈力)，再生醫(yī)學就是幫助你改善細胞功能，恢復自愈力。通俗來說，再生醫(yī)學就是通過現(xiàn)代生物技術讓人類擁有壁虎斷尾再生，蠑螈斷肢再生的能力，從而修復受損細胞組織，提升器官功能，提高生命質量，延長壽命，使人類更健康長壽的存活。
幾種治療方法和條件包括：
1型糖尿病
心血管組織修復
腦損傷組織修復
免疫系統(tǒng)改善
細胞療法
組織工程
皮膚創(chuàng)傷
某些癌癥
器官移植
再生醫(yī)學的主要領域包括：
1.組織工程和生物材料。這是當生物材料——由三維（3D）打印制成，使用金屬、陶瓷和叫做支架的聚合物——被放入你的體內，新組織需要生長。
2.細胞療法。
人體是由60-80萬億個細胞聚集而成，細胞種類在250種以上。例如，肌肉就是肌肉細胞的聚合，神經(jīng)是由神經(jīng)細胞構成，每類細胞有著不同的作用和功能，但都來源于干細胞。干細胞是組成我們機體細胞的源頭。
雖然不同組織器官內細胞有很多種，但其中仍有一部分細胞未充分分化，尚不成熟，依然具有再生各種組織器官和人體的潛在功能，那就是干細胞。
干細胞對人體的修復和組織再生至關重要。當我們受傷、生病時，身體發(fā)出SOS緊急信號，干細胞就會聚集到相應受損傷部位，通過不斷分裂與分化，再生出新的功能細胞，代替死亡細胞，恢復組織的功能。
然而，我們體內干細胞的數(shù)目和能力畢竟有限，并且隨著年齡的增長，人體各個組織器官中的干細胞數(shù)量逐漸減少，增殖分化能力也在下降，受損的組織器官得不到及時的修復和再生，直接導致了衰老和疾病的發(fā)生。
干細胞治療是利用干細胞來促進病變、功能障礙或受損組織的修復。隨著生物醫(yī)學技術的快速發(fā)展，科學家能夠在實驗室中將培養(yǎng)的干細胞分化成特定類型的細胞，例如心肌細胞、血細胞或神經(jīng)細胞。這些細胞有助于修復相應的有缺陷的組織或器官。
另外，存在于人體幾乎所有組織中的間充質干細胞，除了具有自我更新及分化潛能外，還具有獨特的免疫調節(jié)功能，并且可定向遷移至損傷組織部位，在多種疾病的治療中具有十分廣闊的臨床應用前景。當前，所有在研究的干細胞療法中，基于間充質干細胞的療法占主流。
間充質干細胞是最近幾年國內外干細胞治療研究最多、發(fā)展速度最快的干細胞類型，它能夠分化形成骨、軟骨、上皮、脂肪、神經(jīng)、肌肉等多種組織細胞，目前已應用于治療多種疾病的研究中。
目前，研究發(fā)現(xiàn)，干細胞可通過靜脈注射、動脈注射、鞘內注射、關節(jié)腔注射等方式，移植到達人體受損部位，通過靶向歸巢作用，參與修復受損組織，在恢復人體八大系統(tǒng)功能方面發(fā)揮了重要作用。
3.醫(yī)療器械和人工器官。如果你的器官功能太差，需要更換，醫(yī)生通常會建議你進行器官移植。但很難找到合適的器官捐獻者，而且往往需要很多時間。當你需要一個新的腎或肺時，時間至關重要。
在這些情況下，再生醫(yī)學利用工程學和機器人技術提出了支持衰竭器官的技術和機器。例如，您的醫(yī)生可以在體內放置心室輔助裝置（VAD），以幫助在復雜的移植過程中解決循環(huán)問題。（注意，下文監(jiān)管中，有我國的再生醫(yī)學醫(yī)療器械界定，并不包括人工心臟等；但是從患者理解的角度，這確實是一種“再生”。）
02 在我國《“十三五”衛(wèi)生與健康科技創(chuàng)新專項規(guī)劃》中，再生醫(yī)學已被納入重點研究領域。以加快再生醫(yī)學等生物治療前沿技術的臨床應用和轉化，提升我國醫(yī)學前沿領域原創(chuàng)水平。 根據(jù)美國食品藥品監(jiān)督管理局FDA官網(wǎng)上的界定，再生醫(yī)學（Regenerative medicine）是指恢復、替換或重建細胞、組織或器官以治療或減輕疾病的一般方法。FDA在這一類別中監(jiān)管的產(chǎn)品類型包括細胞療法、治療性組織工程產(chǎn)品、使用此類療法或產(chǎn)品的任何組合產(chǎn)品、某些基因治療產(chǎn)品以及人體細胞和組織產(chǎn)品。 FDA于2016年12月13日在21世紀治愈法案（21st Century Cures Act）中頒布并開始實施了針對再生醫(yī)學先進療法的認定。 Regenerative Medicine Advanced Therapy，簡稱RMAT，是一種研發(fā)與審評加速通道，旨在加快用于治療嚴重疾病的藥物的研發(fā)與審評，從而盡早滿足患者的治療需求。 獲得RMAT的藥物必須同時滿足下列條件： （1）該藥物是一種再生醫(yī)學療法，定義為細胞療法或基因治療、治療性組織工程產(chǎn)品、人體細胞和組織產(chǎn)品，或使用此類療法或產(chǎn)品的任何組合產(chǎn)品； （2）該藥物旨在治療、改變、逆轉或治愈嚴重或危及生命的疾病或病癥； （3）初步臨床證據(jù)表明，該藥物有可能解決此類疾病或病癥未滿足的醫(yī)療需求。 FDA 把再生醫(yī)學產(chǎn)品作為組合產(chǎn)品來管理，涉及再生醫(yī)學產(chǎn)品的主要有三大審評中心： 藥品評價研究中心（Center for Drug Evaluation and Research，CDER）； 生物制品評價研究中心（Center for Biologic Evaluation and Research，CBER）； 器械和放射衛(wèi)生中心（Center for Devices and Radiological Health，CDRH）。 03 按照醫(yī)療器械管理的、組織重塑及再生性醫(yī)療器械，指利用宿主自身組織重塑和再生原理實現(xiàn)對患者組織器官缺損的修復，能夠解決現(xiàn)階段用常規(guī)醫(yī)療器械難以解決的臨床問題，具有顯著的臨床應用價值。 相關醫(yī)療器械包括：神經(jīng)修復材料、人工角膜基質、疝修補補片、硬腦脊膜補片、肛瘺修復材料等。 1.神經(jīng)修復材料 神經(jīng)修補材料有豬周圍神經(jīng)細胞外基質、經(jīng)脫細胞處理的同種異體周圍神經(jīng)、殼聚糖、甲殼素等生物來源材料，也有聚乙醇酸、DL-丙交酯與己內酯共聚物等合成材料，一般為管狀結構，適用于周圍神經(jīng)損傷或缺損的修復[1]。 2.人工角膜基質 人工角膜基質取材于豬眼角膜，經(jīng)病毒滅活與脫細胞等工藝制備而成，是豬角膜的細胞外基質，由前彈力層和部分基質層構成，主要成分為膠原蛋白。產(chǎn)品適用于未累及全層的角膜潰瘍的治療[2-4]。 3.脫細胞結膜基質 脫細胞結膜基質取材于豬眼結膜，經(jīng)病毒滅活與脫細胞等工藝制備而成，天然結膜的纖維層和結膜下組織構成，主要成分為膠原。產(chǎn)品適用于眼表上皮和結膜缺損的修復。 目前有一個創(chuàng)新器械，還未申報注冊，申請人宣稱的創(chuàng)新點在于作為眼表上皮和結膜缺損的替代物，引導基質膠原蛋白的合成及上皮細胞再生修復[5]。 4.疝修補補片 疝修補補片產(chǎn)品種類較多，有豬小腸粘膜下層、同種異體真皮等生物源膜材料制備的疝補片，也有乙交酯與三亞甲基碳酸酯共聚物等可吸收合成高分子材料制備的疝補片。適用于各類疝和腹壁缺損的修復[6,7]。 5.吻合口加固修補片 吻合口加固修補片由脫細胞豬小腸粘膜下層基質材料與背襯材料由牽引線進行縫合，適用于加固吻/縫合處組織、止血和防漏氣。申請人宣稱的產(chǎn)品創(chuàng)新點為該產(chǎn)品降解過程中誘導組織修復，吻合口加固置于組織和鈦釘之間，使組織斷面均勻受壓，分散釘孔處應力，提高吻/縫合處抗撕裂強度、爆破強度[8]。 6.硬腦脊膜補片 硬腦脊膜補片的材料包括牛跟腱提取的膠原蛋白、牛脫細胞真皮基質、經(jīng)過靜電紡絲的聚乳酸與明膠、脫細胞處理的豬小腸粘膜下層組織、乙醇酸-乳酸-己內酯共聚物等。適用于硬腦脊膜的修復和替代。 7.肛瘺修復材料 肛瘺修復材料由豬小腸粘膜下層組織、同種異體真皮經(jīng)脫細胞工藝處理制備。適用于肛瘺的修復。 參考文獻： [1] 國家藥品監(jiān)督管理局醫(yī)療器械技術審評中心. 創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審批申請審查結果公示（2017年第10號）[EB/OL]. 2017-11-22. https://www.cmde.org.cn/CL0050/6835.html [2] 國家藥品監(jiān)督管理局. 脫細胞角膜基質醫(yī)療器械獲批[EB/OL]. 2015-05-05. http://www.nmpa.gov.cn/WS04/CL2176/321890.html [3] 國家藥品監(jiān)督管理局. 脫細胞角膜植片產(chǎn)品獲批上市[EB/OL]. 2019-09-17. http://www.nmpa.gov.cn/WS04/CL2094/358453.html [4] 國家藥品監(jiān)督管理局醫(yī)療器械技術審評中心. 創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審批申請審查結果公示（2018年第11號）[EB/OL]. 2018-08-29. https://www.cmde.org.cn/CL0050/8028.html [5] 國家藥品監(jiān)督管理局醫(yī)療器械技術審評中心. 創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審批申請審查結果公示（2019年第5號）[EB/OL]. 2019-04-27. https://www.cmde.org.cn/CL0050/19066.html [6] 國家藥品監(jiān)督管理局. 復合疝修補補片獲批上市[EB/OL]. 2018-08-13. http://www.nmpa.gov.cn/WS04/CL2056/329889.html [7] 國家藥品監(jiān)督管理局醫(yī)療器械技術審評中心. 創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審批申請審查結果公示（2018年第8號）[EB/OL]. 2018-07-18. https://www.cmde.org.cn/CL0050/7930.html [8] 國家藥品監(jiān)督管理局醫(yī)療器械技術審評中心. 創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審批申請審查結果公示（2018年第1號）[EB/OL]. 2018-01-10. https://www.cmde.org.cn/CL0050/6861.html
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