“人体的修理箱”——这是干细胞的一个热门标签。近年来，利用干细胞技术来修复器官组织是科学发展的热点。
1月28日，国家科技部发布了“十四五”国家重点研发计划“干细胞研究与器官修复”重点专项年度项目申报指南（征求意见稿），围绕干细胞发育与器官再生关键科学问题，开展器官再生调控药物等前沿探索，为重要组织器官修复与替代及重大疾病诊疗提供创新理论和技术。
干细胞是一类多能细胞，可以分化为人体组织、器官，因此在临床应用领域有这更广阔的的前景。目前，干细胞的适应症非常广泛，包括癌症、神经系统疾病、心血管疾病、代谢系统疾病、消化系统疾病上都有所建树，当然目前应用最为广泛的要属组织损伤修复。
神经干(前体)细胞移植促进脑环路重建。以重建脑神经环路为方向,鉴定能表征人神经干(前体)细胞分化能力的功能分子标记物,建立特定类型细胞移植新技术及其评价体系,开发安全有效的神经干(前体)细胞治疗新方法,促进脑功能恢复。
在未来，干细胞还将实现人体多种“零件”的修复再生，人工角膜、人工心脏、人造血管、人造皮肤，甚至各种人类器官上都将有所突破。
虽然我国干细胞行业还处于起步发展阶段，但发展势头正热，这也让干细胞面临诸多监管、技术甚至安全问题，仍将继续加快落实干细胞及相关产品质量控制及评价技术，针对目标适应证,探索干细胞成药的有效分子标志物。研究干细胞和相关基因治疗产品质量控制、药学、安全性和有效性等非临床评价技术,建立评价技术体系和规范,促进干细胞药品研发和临床应用。
国家政策的鼓励和支持，将有效规范和推动干细胞迎来临床试验与上市申请快车道。
“干细胞研究与器官修复”重点专项的申报将为重要组织器官修复与替代及重大疾病诊疗提供了创新理论和技术支持，让干细胞治疗在临床合理性、科学性、先进性上听取各方意见和建议，有助于推动干细胞技术的发展，也是干细胞推进临床的重要一步。
01
为何间充质干细胞能修复受损组织或器官？
首先，间充质干细胞具有“归巢”能力。干细胞在体内能够按需迁移到靶组织器官后通过增值分化为受损的组织细胞进行器官修复。这种“归巢”现象是在受损器官分泌的生物因子的引导下完成的：生物因子充当“信使”引导间充质干细胞转移到受损伤的部位发挥作用。与药物治疗不同，植入体内的间充质干细胞在迁移、发挥作用后不会被代谢外排，而是与机体“合二为一”。
其次，间充质干细胞具有分化能力。干细胞定向迁移到患病器官后，在器官特定的环境诱导下定向分化为和器官细胞相同的细胞，使得器官的实质细胞增多，提高器官运行能力，减轻纤维化程度。
最后，间充质干细胞可分泌多种生物活性物质参与调节免疫反应、修复受损器官。在间充质干细胞移植治疗大鼠急性肝衰竭的研究中表明，干细胞分泌的IL-10是减轻大鼠肝损伤的重要炎症因子。研究人员还发现脂肪间充质干细胞分泌的肝细胞生长因子和血管内皮生长因子是促进干细胞增殖的关键因素，而分泌的巨噬细胞迁移抑制因子是抑制肝细胞纤维化的主要成分。除此之外，间充质干细胞分泌的相关酶类、干扰素都在复杂的治疗器官纤维化的过程中发挥作用。
以间充质干细胞修复皮肤损伤为例。研究显示，间充质干细胞对辐射损伤皮肤的修复作用主要有两点，一是间充质干细胞能定向迁移至受损皮肤处直接分化为缺损细胞进行修复；二是间充质干细胞能够分泌血管生成素、转化生长因子等细胞因子，促进新生血管的形成、增加血液灌注，此外还能抑制炎症反应，刺激成纤维细胞增殖、迁移、分化，并促进皮脂腺、汗腺等腺体及肌肉组织的修复，多种机制共同促进辐射损伤皮肤的修复[1]。
02
干细胞修复器官的“实战”
聊完干细胞修复器官的机制，下面让我们结合具体案例，了解干细胞修复器官的诸多应用。
干细胞修复骨关节:骨关节炎是目前骨科领域患病率最高、患者人群最广的一种疾病。这曾是一种老年常见病，但却因马拉松等运动而成为现代人的通病。
目前治疗骨关节炎的关键，是防止软骨进一步磨损。由于软骨的再生能力极差，临床上一直没有较好的方法进行恢复性治疗。而关节内注射间充质干细胞，可以局部再生半月板、软骨内的软骨细胞，从而治疗骨关节炎，或者静脉输注间充质干细胞，刺激患者自身软骨细胞的再生，缓解骨关节炎，恢复骨关节功能。
干细胞修复胰岛β细胞:糖尿病属于一种慢性、全身性代谢疾病，胰岛β细胞功能异常导致的胰岛素分泌不足，是I型和II型糖尿病的共同特征之一，许多患者需要终生使用胰岛素进行治疗。传统的治疗方式，目的还是在于控制血糖、预防或者延缓糖尿病并发症的发生。
年3月19日深夜，发表在《Cell》杂志上的一篇来自中科院的文章，首次坚定了小鼠胰岛中成体干细胞的“身份”，回答了长期以来胰岛中是否存在干细胞的争议。
通过这类Procr+胰岛β干细胞和血管内皮细胞共同培养，可以再生出具有功能的胰岛类器官，为治愈糖尿病提供了一种可能。这种在体外重构的胰岛，包含了胰岛的所有细胞类型，在功能、形态、超微结构以及转录组方面，都与真正的小鼠胰岛非常相似，能够迅速地响应糖刺激、分泌胰岛素[2]。
干细胞修复心脏:心脏疾病之所以非常可怕，是因为当心脏出现问题时，大量心肌细胞会死亡，但又没有办法及时补充，于是便在心脏上留下疤痕，使得后期心脏功能受损，无法正常收缩，造成患者发病乃至死亡。
干细胞在治疗心脏疾病方面突破不断，继以色列科学家利用3D打印技术“制造”出了一颗可以跳动的心脏后，美国科学家在PNAS发表了最新的研究结果：心脏病发作之后，体内或者体外输入的干细胞可以再生出健康的心肌细胞，从而修复心脏，让心脏重新充满活力[3]。
03
从器官修复到3D打印
既然今天讲到干细胞与器官修复，那就再给大家介绍一个黑科技—3D打印技术。大家想必对这个技术都很熟悉，如今，已经有研究者以干细胞为基础，通过3D打印技术在体外成功培育出人体器官，如膀胱，皮肤，耳朵等等。
3D打印技术领域著名专家AnthonyAtala教授的研究团队已实现了利用活细胞作为“喷墨”打印所需组织器官，并进行了动物实验，这些打印出来的器官大小和外形与真实器官无差别，结构也相似，且可行使功能。随着该技术的不断进展，有望解决目前器官移植所面临的供体短缺与免疫排斥等问题。
图片来自文献[4]
干细胞在器官修复与再生领域已经成为一颗璀璨的明星，想必随着研究的进一步进展，在不久的将来，我们就有希望享受到其带来的福利。但也存在一些问题有待解决，如价格问题，临床推广等等，如何才能让这项技术造福更多的人，这是科学界面临的新挑战。
参考文献：
[1]王利,马得勋,张瑞,张超,高蕊,刘书锋.间充质干细胞(MSC)在辐射损伤救治方面的研究进展[J].辐射防护,,40(03):-.
[2]DaisongWang,YiZengetal.Long-termexpansionofpancreaticisletorganoidsfromresidentProcr+progenitors[J].Cell.;publishedonline.
[3]Vadakke-MadathilS,LaRoccaG,RaedscheldersK,etal.Multipotentfetal-derivedCdx2cellsfromplacentaregeneratetheheart[J].ProcNatlAcadSciUSA.;(24):–.
[4]KangHW,LeeSJ,KoIK,KenglaC,YooJJ,AtalaA.A3Dbioprintingsystemtoproducehuman-scaletissueconstructswithstructuralintegrity.NatBiotechnol.Mar;34(3):-9.
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