什么是再生醫(yī)學(xué)：再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，科學(xué)家們正在尋找類似于幫助身體自愈機(jī)制的療法和策略，幫忙人類延長(zhǎng)生命。再生醫(yī)學(xué)在20世紀(jì)90年代首次興起，當(dāng)時(shí)組織工程在干細(xì)胞研究和皮膚移植等變得流行。

再生醫(yī)學(xué)的目標(biāo)是替換或重新啟動(dòng)因疾病、損傷、年齡或其他問(wèn)題而受損的組織或器官，而不是通過(guò)藥物和程序來(lái)治療癥狀。

什么是再生醫(yī)學(xué)？再生醫(yī)學(xué)的工作原理是什么？

再生發(fā)生在三個(gè)層面：

• 分子：這包括構(gòu)成身體的小分子，如DNA、脂肪和碳水化合物。
• 細(xì)胞：包括神經(jīng)元或軸突等細(xì)胞結(jié)構(gòu)，它們負(fù)責(zé)人體內(nèi)的細(xì)胞生長(zhǎng)和繁殖。
• 組織：包括血液、皮膚、骨骼或肌肉。

我們身體的某些部位在受傷后可以很好地自我修復(fù)，但其他部位則根本無(wú)法修復(fù)。我們當(dāng)然不能再生整條腿或手臂，但有些動(dòng)物可以再生——或再生——整個(gè)身體部位。那么我們可以從這些再生動(dòng)物身上學(xué)到什么呢？

我們目前知道什么？

蠑螈、真渦蟲和許多其他物種會(huì)再生受損或缺失的身體部位。這是重生。

一些人體器官，例如肝臟和皮膚，在受損時(shí)也會(huì)再生。

使用多能干細(xì)胞或組織特異性干細(xì)胞，再生可以以多種不同方式發(fā)生。有些再生完全沒有干細(xì)胞（例如斑馬魚心臟的再生）。

研究其他物種的再生將幫助我們了解人體如何自愈和自我修復(fù)。這可以幫助研究人員開發(fā)再生藥物，以幫助人體更充分地康復(fù)。

你可知道？

一只年輕的蠑螈可以在大約五周內(nèi)重新長(zhǎng)出整條腿。

研究人員在研究什么？

研究人員正在研究再生的許多方面，從開啟再生過(guò)程的信號(hào)到為什么人類干細(xì)胞不能像蠑螈那樣再生。

許多科學(xué)家有興趣了解是什么促進(jìn)干細(xì)胞形成胚基，即干細(xì)胞在組織損傷點(diǎn)的積累。

目前再生醫(yī)學(xué)的挑戰(zhàn)是什么？

對(duì)蠑螈等動(dòng)物的研究也試圖確定干細(xì)胞如何知道身體的哪些部位需要再生以及它們?cè)谏眢w“地圖”中的位置，而哺乳動(dòng)物的干細(xì)胞則不能做到這兩點(diǎn)。

研究人員非常有興趣了解什么信號(hào)在需要再生時(shí)將干細(xì)胞“打開”，而在不需要時(shí)將其“關(guān)閉”。

再生醫(yī)學(xué)與動(dòng)物

有許多動(dòng)物在截肢或受傷后可以再生出具有完整功能和形態(tài)的復(fù)雜身體部位。扁蟲或真渦蟲等無(wú)脊椎動(dòng)物（沒有脊髓的動(dòng)物）可以從尾部再生出頭部，也可以從頭部再生出尾巴。

在脊椎動(dòng)物（有脊髓的動(dòng)物）中，魚可以再生部分大腦、眼睛、腎臟、心臟和鰭。青蛙可以像蝌蚪一樣再生四肢、尾巴、大腦和眼睛組織，但不能像成年一樣。蠑螈一生都可以再生四肢、心臟、尾巴、大腦、眼組織、腎臟、大腦和脊髓。

這些再生動(dòng)物如何重新長(zhǎng)出如此復(fù)雜的結(jié)構(gòu)？

截肢后，干細(xì)胞在損傷部位積聚在稱為胚基的結(jié)構(gòu)中。正在進(jìn)行的研究的一個(gè)重要課題是來(lái)自損傷部位的信號(hào)如何導(dǎo)致干細(xì)胞形成胚基并開始分裂以重建缺失的部分。那么干細(xì)胞本身呢？動(dòng)物是否在胚細(xì)胞中使用單一類型的干細(xì)胞，它可以分化成許多不同類型的組織（稱為多能干細(xì)胞）。或者是一組獨(dú)立的干細(xì)胞負(fù)責(zé)制造構(gòu)成新身體部位所需的每一種不同組織。

肢體再生的可能性： 是否有一種干細(xì)胞負(fù)責(zé)制造所需的所有不同組織 (A)？或者是否有一組獨(dú)立的干細(xì)胞負(fù)責(zé)制造每一種不同的組織？

再生醫(yī)學(xué)與人類

再生醫(yī)學(xué)是指受損或缺失的器官部分從剩余組織中再生。作為成年人，人類可以再生一些器官，比如肝臟。如果部分肝臟因疾病或受傷而丟失，肝臟會(huì)恢復(fù)到原來(lái)的大小，但不是原來(lái)的形狀。而我們的皮膚也在不斷更新和修復(fù)。不幸的是，許多其他人體組織不會(huì)再生，再生醫(yī)學(xué)的目標(biāo)是找到啟動(dòng)體內(nèi)組織再生或設(shè)計(jì)替代組織的方法。

雖然許多形式的再生醫(yī)學(xué)研究仍在進(jìn)行中，但有些已經(jīng)投入使用。其中之一是干細(xì)胞療法。這是科學(xué)家們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里培育專門的干細(xì)胞的時(shí)候。根據(jù)需要，可以指導(dǎo)他們像某些類型的細(xì)胞一樣工作，比如心臟、血液或神經(jīng)中的細(xì)胞。

例如，如果你患有心臟病，這些實(shí)驗(yàn)室制造的心肌細(xì)胞可以用作移植組織，幫助修復(fù)或替換受損的心臟細(xì)胞。

最近對(duì)不同再生動(dòng)物的研究表明，有多種干細(xì)胞策略可以再生由多種組織構(gòu)成的身體部位，例如肌肉、神經(jīng)和皮膚。如果我們了解這些動(dòng)物用于再生成體組織的原理和分子，那么這些經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)是否可以應(yīng)用于再生或改造人體組織？

美國(guó)科學(xué)家Peter Reddien的研究小組最近解決了渦蟲（扁蟲）再生中一個(gè)長(zhǎng)期存在的問(wèn)題——單個(gè)干細(xì)胞能否再生出整個(gè)動(dòng)物？答案是肯定的，可以。這表明成年渦蟲具有多能干細(xì)胞——可以制造動(dòng)物體內(nèi)所有細(xì)胞類型的細(xì)胞。這些多能細(xì)胞如何在扁蟲體內(nèi)得到控制，使其不形成腫瘤，這是幾個(gè)研究小組目前正在研究的一個(gè)重要問(wèn)題。

但并非所有動(dòng)物都使用多能細(xì)胞進(jìn)行再生。再生青蛙尾巴和蠑螈肢體的干細(xì)胞具有與渦蟲干細(xì)胞截然不同的特性。在這些動(dòng)物中，每個(gè)組織——例如肌肉、神經(jīng)或皮膚——都有自己的一組干細(xì)胞，這些干細(xì)胞只會(huì)在該特定組織中產(chǎn)生不同類型的細(xì)胞。

換句話說(shuō)，肌肉干細(xì)胞不能制造皮膚，皮膚干細(xì)胞也不能制造肌肉。這些多能組織特異性干細(xì)胞可能與我們體內(nèi)更新或修復(fù)皮膚或肌肉等組織的干細(xì)胞非常相似。為什么這樣的干細(xì)胞可以再生蠑螈的整個(gè)肢體，但只能修復(fù)我們體內(nèi)單一組織類型的損傷？這是科學(xué)家們現(xiàn)在正在研究的另一個(gè)問(wèn)題。

蠑螈肢體再生： 蠑螈使用組織特異性干細(xì)胞再生受損肢體——每個(gè)干細(xì)胞只能制造屬于一種組織的細(xì)胞

除了使用干細(xì)胞外，再生還可以通過(guò)使已停止分裂的分化細(xì)胞“返回”分裂和繁殖以替代丟失的組織來(lái)發(fā)揮作用。這最近已被證明發(fā)生在斑馬魚的心臟再生中，其中稱為心肌細(xì)胞的心肌細(xì)胞分裂以補(bǔ)充缺失的心臟組織。

這種再生現(xiàn)象也在新生小鼠心臟中發(fā)現(xiàn)，但隨著小鼠成熟而迅速消失。需要更多的研究來(lái)了解分化的細(xì)胞如何分裂和產(chǎn)生新的心臟組織，以及為什么這種能力在人類中喪失。

未來(lái)研究和再生醫(yī)學(xué)

通過(guò)定義再生復(fù)雜身體部位的干細(xì)胞的特性，科學(xué)家們正在了解損傷如何導(dǎo)致這些干細(xì)胞再生缺失的部位，而不僅僅是形成疤痕組織。未來(lái)的研究可能使將這些知識(shí)應(yīng)用于新型醫(yī)學(xué)治療成為可能。

多能干細(xì)胞：渦蟲的多能干細(xì)胞與哺乳動(dòng)物胚胎干細(xì)胞或誘導(dǎo)多能干細(xì)胞有多相似？通過(guò)研究真渦蟲，或許我們將深入了解如何控制人類胚胎干細(xì)胞來(lái)替換我們自己身體的一部分。

組織干細(xì)胞：火蜥蜴和青蛙使用的組織干細(xì)胞可能與我們自己的組織干細(xì)胞非常相似，那么為什么它們可以再生整個(gè)肢體而我們形成疤痕呢？正在進(jìn)行的研究表明，再生動(dòng)物在其成年組織內(nèi)保留了一種地圖，告訴細(xì)胞它們?cè)谀睦镆约八鼈儜?yīng)該是什么。這張地圖的一部分可能在哺乳動(dòng)物中丟失了，或者我們的干細(xì)胞可能已經(jīng)失去了讀取地圖的能力。研究人員希望找出哺乳動(dòng)物體內(nèi)究竟缺少或阻斷了什么，以及這些信息是否可以恢復(fù)以指導(dǎo)干細(xì)胞參與醫(yī)學(xué)應(yīng)用的再生。

分化細(xì)胞：我們能否像斑馬魚那樣，使成年分化細(xì)胞（如心肌細(xì)胞）再次開始分裂？重要的是找出為什么哺乳動(dòng)物的心臟細(xì)胞會(huì)失去這種能力，以及它是否可以恢復(fù)。

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