干細(xì)胞研究或?qū)⒁l(fā)醫(yī)療技術(shù)革命
來源：科技日?qǐng)?bào) 發(fā)布時(shí)間：2023-07-27 16:25:26
“目前，全球進(jìn)入人體試驗(yàn)的干細(xì)胞研究超過8000項(xiàng)，有望解決人類面臨的重大醫(yī)學(xué)難題，幫助人類實(shí)現(xiàn)修復(fù)創(chuàng)傷和病理組織、治愈終末期疾病的夢(mèng)想，引發(fā)新一輪醫(yī)療技術(shù)革命。”在近日召開的香山科學(xué)會(huì)議青年系列第8次學(xué)術(shù)討論會(huì)上，中國生物技術(shù)發(fā)展中心研究員沈建忠說。
參加會(huì)議的國內(nèi)30余家單位的60余名青年專家學(xué)者對(duì)干細(xì)胞研究中的重大前沿科學(xué)問題與關(guān)鍵技術(shù)展開了討論。
為實(shí)現(xiàn)功能性器官重構(gòu)提供技術(shù)儲(chǔ)備
干細(xì)胞研究發(fā)展如火如荼。干細(xì)胞研究新技術(shù)與新工具的開發(fā)，對(duì)解決由器官損傷、衰老等導(dǎo)致的器官功能障礙至關(guān)重要。
類器官是干細(xì)胞等自發(fā)組織形成的體外三維結(jié)構(gòu)，是近年來干細(xì)胞研究領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。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(shí)的器官。中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)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(bǔ)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(fù)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(fù)和再生受損膽道。這些案例展現(xiàn)了類器官技術(shù)在器官功能重現(xiàn)上的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，類器官在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中也表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。”高棟說。
“理解和描繪組織器官中干細(xì)胞微環(huán)境的分子組成、動(dòng)態(tài)變化和干細(xì)胞與其微環(huán)境之間的相互作用，對(duì)揭示干細(xì)胞自我更新、分化和組織再生的機(jī)制十分重要。然而，目前能夠系統(tǒng)性研究干細(xì)胞微環(huán)境成分的方法還比較匱乏。”中國科學(xué)院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所研究員韓碩表示，近年來，鄰近分子標(biāo)記技術(shù)成為一種解析復(fù)雜細(xì)胞分子網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)大工具。
“鄰近標(biāo)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(xué)方法，科研人員可以將‘畫筆’定位到細(xì)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(yīng)區(qū)域的分子組成。”韓碩介紹，這項(xiàng)技術(shù)可以幫助科學(xué)家理解細(xì)胞中不同時(shí)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(biāo)。
近年來，飛速發(fā)展的空間譜系示蹤技術(shù)、單細(xì)胞時(shí)空組學(xué)測(cè)序技術(shù)、單分子技術(shù)、微量蛋白質(zhì)組學(xué)分析技術(shù)、鄰近分子標(biāo)記技術(shù)等新技術(shù)，極大地推動(dòng)了干細(xì)胞研究，為實(shí)現(xiàn)功能性器官重構(gòu)提供了技術(shù)儲(chǔ)備。
研究始終圍繞臨床轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程
由于強(qiáng)大的自我更新和定向分化特性，干細(xì)胞也被稱為“萬用細(xì)胞”，在組織修復(fù)、器官再生和疾病干預(yù)等中，能發(fā)揮傳統(tǒng)藥物無法比擬的優(yōu)勢(shì)。2015年，國家就出臺(tái)了初步的監(jiān)管政策，推進(jìn)干細(xì)胞應(yīng)用研究有序發(fā)展，保障人民健康。
“目前我國干細(xì)胞應(yīng)用研究仍存在很多待解決的問題。”中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院主任醫(yī)師蘇士成介紹，干細(xì)胞應(yīng)用研究主要圍繞的兩大核心指標(biāo)就是療效和風(fēng)險(xiǎn)。大多數(shù)干細(xì)胞制劑長(zhǎng)期療效現(xiàn)在還不理想。
干細(xì)胞產(chǎn)品制劑的有效性取決于其細(xì)胞替換能力和器官定向能力等，還與制劑的細(xì)胞質(zhì)量、注射途徑、最佳劑量、治療時(shí)機(jī)等緊密相關(guān)。“干細(xì)胞具有異質(zhì)性，因此干細(xì)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(xì)胞療法具有安全風(fēng)險(xiǎn)，主要包括致瘤性、異常免疫反應(yīng)和非預(yù)期分化。蘇士成介紹，由于干細(xì)胞產(chǎn)品制劑純度尚待提高，制劑中可能殘留著未分化細(xì)胞，這些細(xì)胞在人體內(nèi)異常分化會(huì)導(dǎo)致畸胎瘤或其他腫瘤。
免疫排斥是干細(xì)胞治療的另一風(fēng)險(xiǎn)問題，目前臨床上可采用免疫抑制劑、人類白細(xì)胞抗原（HLA）配型和隱藏等技術(shù)來規(guī)避免疫原性風(fēng)險(xiǎn)，不過這些技術(shù)尚不完善。比如，HLA配型和隱藏技術(shù)雖然具有用少量細(xì)胞株即可覆蓋全世界人口配型的顯著優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也存在基因編輯脫靶等弊端。
干細(xì)胞應(yīng)用研究始終圍繞臨床轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。目前全球已有部分干細(xì)胞產(chǎn)品上市，但在我國尚未有上市的干細(xì)胞產(chǎn)品或技術(shù)。蘇士成表示，干細(xì)胞產(chǎn)業(yè)具有較高的技術(shù)和人才壁壘，我國在干細(xì)胞分離提取、大規(guī)模擴(kuò)增、變異性調(diào)控、療效提升等各個(gè)環(huán)節(jié)亟待核心技術(shù)突破和專家人才儲(chǔ)備。此外，干細(xì)胞臨床研究方案目前仍沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，且研究規(guī)模小、數(shù)據(jù)量有限。因此，亟須實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的多中心臨床研究，并建立針對(duì)干細(xì)胞制劑的評(píng)價(jià)體系。
在轉(zhuǎn)化應(yīng)用方面，由于干細(xì)胞具有動(dòng)態(tài)性和異質(zhì)性，保障每一代細(xì)胞均一穩(wěn)定、質(zhì)量可控是轉(zhuǎn)化應(yīng)用要解決的根本問題。盡管2015年我國已邁出干細(xì)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(jìn)程仍不同步，從基礎(chǔ)研究到臨床試驗(yàn)還需要人力、資金、資源、監(jiān)管等大量投入。
干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)是未來科技必爭(zhēng)之地
近年來，我國正加快推進(jìn)干細(xì)胞領(lǐng)域的應(yīng)用研究，國家《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》已布局干細(xì)胞治療新技術(shù)。此外，我國還成立了國家干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新、成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
“作為生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究的前沿和制高點(diǎn)，干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)是未來科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略必爭(zhēng)領(lǐng)域。”中國科學(xué)院動(dòng)物研究所研究員李偉表示。
再生是指機(jī)體修復(fù)、替換受損或缺失的組織、器官，以恢復(fù)其結(jié)構(gòu)和功能，傳統(tǒng)的再生醫(yī)學(xué)主要研究創(chuàng)傷受損的組織器官生理性修復(fù)及功能重建。
李偉表示，干細(xì)胞研究的不斷突破賦予了再生醫(yī)學(xué)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(gè)領(lǐng)域的發(fā)展，細(xì)胞治療、基因治療、器官再造等新興領(lǐng)域出現(xiàn)，再生研究的內(nèi)涵與外延不斷擴(kuò)大，形成了生物學(xué)與醫(yī)學(xué)深度交叉融合的再生醫(yī)學(xué)。
目前，再生醫(yī)學(xué)主要以干細(xì)胞研究和應(yīng)用為基礎(chǔ)，以組織器官的修復(fù)與重建為目標(biāo)，綜合利用生命科學(xué)、材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和工程學(xué)等學(xué)科的原理與方法，在基因、細(xì)胞、組織、器官等不同層面，研究、開發(fā)組織和器官修復(fù)改造技術(shù)和醫(yī)學(xué)手段。
進(jìn)入21世紀(jì)，科技發(fā)展日新月異。隨著基因編輯、合成生物學(xué)等顛覆性生物技術(shù)不斷突破，干細(xì)胞研究不斷與人工智能等新技術(shù)交叉融合，革命性地改變了再生醫(yī)學(xué)的研究范式，并將帶來生命健康領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)變革。
“我國正處于經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要轉(zhuǎn)型期，多種挑戰(zhàn)疊加。我們亟須加強(qiáng)干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)的戰(zhàn)略布局，進(jìn)一步聚焦領(lǐng)域重大問題，系統(tǒng)謀劃、有序推進(jìn)，取得重大原創(chuàng)突破并實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化應(yīng)用，搶占未來發(fā)展的制高點(diǎn)，支撐科技強(qiáng)國和創(chuàng)新型國家建設(shè)。”李偉說。（沈 唯）
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