生物技術專業畢業生之再生醫學與干細胞淺談

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樓主 2019-11-15 13:47:07
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徐浚杰

2016.09- ?暨南大學 ??碩士研究生?? 再生醫學

2012.09-2016.6 ?北京師范大學珠海分校 ?理學學士 ?生物技術?

帕金森綜合癥修復、替代衰老損傷器官等疾病是醫學界的重點研究領域。再生醫學研究與應用已成為治療這些傳統醫學難以解決疾病的密鑰。體細胞克隆技術與干細胞定向分化技術的完善與發展,有望使人類獲得用于治療諸多疾病的替代細胞、工程組織甚至器官,解決供體器官嚴重短缺和排斥反應兩大難題,從而極大增強人類克服這些重大疾病的能力。


什么是再生醫學呢?

再生醫學(regenerative medicine)的概念可以有廣義狹義之分。


廣義上講,再生醫學原先指體內組織再生的理論、技術和外科操作,也可以認為是一門研究如何促進創傷與組織器官缺損生理性修復,以及如何進行組織器官再生與功能重建的學科,可以理解為通過研究機體的正常組織特征與功能、創傷修復與再生機制及干細胞分化機理,尋找有效的生物治療方法,促進機體自我修復與再生,或構建新的組織與器官以維持、修復、再生或改善損傷組織和器官功能。

狹義上講是應用生命科學、材料科學、臨床醫學、計算機科學和工程學等學科的原理和方法,研究和開發用于替代、修復、重建或再生人體各種組織器官的理論和技術的新型學科和前沿交叉領域。


與再生醫學有關的生物現象

燈塔水母

在2010年,Ma & Yang在其發表在網絡刊物《Nature and Science》上的一篇介紹燈塔水母的文章中,煞有介事地將其稱為“不會死亡的動物”。當它們遭遇饑餓、物理性損傷或其他突發危機的時候,燈塔水母會把自己轉化成水滴一樣的胞囊,然后從這個胞囊再繼續發展成水母的原始生命形態——一個水螅群。據《家地理》報道,在這個過程中,燈塔水母全身的細胞都會進行轉化,其中肌肉細胞會轉化成神經元細胞,或精子和卵子。通過無性繁殖,這一個水螅群將再次生長成幾百個幾乎和以前的成年燈塔水母DNA一致的水母。?

蚯蚓 海星 龍蝦 蝸牛 蠑螈

蚯蚓、海星、龍蝦、蝸牛、蠑螈和其他許多種生物都能夠長出替代的器官或肢體。一些哺乳動物在某種程度上也能再生出器官,如兩種非洲刺毛鼠就能夠重新長出汗腺、皮毛和軟骨。據2013年《自然》雜志的一篇文章報道,兒童有時候能夠在手指意外截斷之后,重新長出指尖;而成人在肝臟受損的時候,也可以重新長出部分組織。




再生醫學Vs干細胞

在現今生物界,再生醫學含義幾乎等于了干細胞研究的代名詞,可以說兩者幾乎可以劃上等號,從事再生醫學研究的學者,基本一生就在鉆研干細胞的領域里面。因此以下我們來了解下干細胞。

干細胞(stem cell)

是指具有無限或較長期的自我更新復制能力,并能產生至少一種高度分化子代細胞的細胞。

胚胎性干細胞:

指源于囊胚內細胞團(ISM)的胚胎干細胞(ES)。它均屬于三胚層多潛能性干細胞。如:ES細胞、EG細胞、EC細胞等。

成體干細胞:

是指那些具有組織特異性的細胞,它們主要用于維持細胞功能的穩定,具有修復和再生能力,能夠產生新的干細胞,或者能按一定的程序分化,形成新的功能細胞,使組織和器官保持生長和衰退的動態平衡。如:神經干細胞,表皮干細胞。


再生醫學與干細胞研究及應用的領域
1
細胞治療

干細胞可恢復因重大疾病而損害的細胞,這是干細胞潛在的最大優勢。由于喪失正常細胞功能的疾病都可以通過移植由胚胎干細胞或成體干細胞分化來的特異組織細胞來治療。通過利用由自體采集的組織細胞,經實驗室分離、培養后,將增殖的干細胞注入回人體內,通過多功能活化細胞自我靶向性功能準確到達相應的受損器官和組織,以達到修復衰老、病變的細胞,重建功能正常細胞和組織的目的。? ? ??


2
基因治療

即通過胚胎干細胞和基因工程技術,矯正缺陷基因。因干細胞能自我復制更新,是基因治療的理想靶細胞。將治療基因整合到干細胞,再將干細胞移植入人體中,能夠持久地發揮作用,而不擔心像分化的細胞那樣,在細胞更新中可能丟失治療基因的結果。


3
人造器官

干細胞及其衍生組織器官的廣泛臨床應用,將產生一種全新的醫療技術,也就是再造人體正常的甚至年輕的組織器官,從而使人能夠用上自己的或他人的干細胞或由干細胞所衍生出的新的組織器官,來替換自身病變的或衰老的組織器官。

英國當局已投入近670萬美元用于研究在實驗室培養人造器官,英國科學家正在進行一項大膽的嘗試:在實驗室里通過干細胞培育人體器官。目前已有淚腺管、血管、氣管等人造器官投入到臨床應用中。



自身“器官”移植示例

居住在巴塞羅那的克勞迪婭·卡斯蒂略(Claudia Castillo),由于肺結核病導致其給肺部塌陷.不能自主呼吸,于是她接受了醫生的建議,進行了病變氣管的替換手術。2008年6月,巴塞羅那醫院成功地利用桑克茲自己的干細胞培育而成的器官植入了她的胸腔。

干細胞研究之誘導多能干細胞(IPS)

誘導多能干細胞(induced pluripotent stem cells, iPS cells)最初是日本人山中申彌(Shinya Yamanaka)于2006年利用病毒載體將四個轉錄因子(Oct4, Sox2, Klf4 和c-Myc)的組合轉入分化的體細胞中,使其重編程而得到的類似胚胎干細胞的一種細胞類型。隨后世界各地不同科學家陸續發現其它方法同樣也可以制造這種細胞。

2012年10月8日,John B. Gurdon 與 Shinya Yamanaka 因此獲得諾貝爾生理學和醫學獎。

據英國《自然》雜志網站2014年9月11日報道,一名罹患退行性眼病的日本患者成為全球使用誘導多能干細胞(iPS)進行治療的第一人。治療中使用的iPS細胞由日本神戶理化研究所(RIKEN)發育生物學中心的眼科專家高橋雅代培育而成。罹患這一疾病的病患,多余的血管會在眼內形成,讓視網膜色素上皮細胞變得不穩定,導致感光器不斷減少,最終失明。



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