參加會議的國內(nèi)30余家單位的60余名青年專家學(xué)者對干細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。
為實現(xiàn)功能性器官重構(gòu)提供技術(shù)儲備
干細胞研究發(fā)展如火如荼。干細胞研究新技術(shù)與新工具的開發(fā)，對解決由器官損傷、衰老等導(dǎo)致的器官功能障礙至關(guān)重要。
類器官是干細胞等自發(fā)組織形成的體外三維結(jié)構(gòu)，是近年來干細胞研究領(lǐng)域的一大熱點。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)和功能上模擬真實的器官。中國科學(xué)院分子細胞科學(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)上的獨特優(yōu)勢，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?！备邨澱f。
“理解和描繪組織器官中干細胞微環(huán)境的分子組成、動態(tài)變化和干細胞與其微環(huán)境之間的相互作用，對揭示干細胞自我更新、分化和組織再生的機制十分重要。然而，目前能夠系統(tǒng)性研究干細胞微環(huán)境成分的方法還比較匱乏?！敝袊茖W(xué)院生物化學(xué)與細胞生物學(xué)研究所研究員韓碩表示，近年來，鄰近分子標記技術(shù)成為一種解析復(fù)雜細胞分子網(wǎng)絡(luò)的強大工具。
“鄰近標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?！表n碩介紹，這項技術(shù)可以幫助科學(xué)家理解細胞中不同時空區(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。
近年來，飛速發(fā)展的空間譜系示蹤技術(shù)、單細胞時空組學(xué)測序技術(shù)、單分子技術(shù)、微量蛋白質(zhì)組學(xué)分析技術(shù)、鄰近分子標記技術(shù)等新技術(shù)，極大地推動了干細胞研究，為實現(xiàn)功能性器官重構(gòu)提供了技術(shù)儲備。
研究始終圍繞臨床轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化進程
由于強大的自我更新和定向分化特性，干細胞也被稱為“萬用細胞”，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。2015年，國家就出臺了初步的監(jiān)管政策，推進干細胞應(yīng)用研究有序發(fā)展，保障人民健康。
“目前我國干細胞應(yīng)用研究仍存在很多待解決的問題?！敝猩酱髮W(xué)孫逸仙紀念醫(yī)院主任醫(yī)師蘇士成介紹，干細胞應(yīng)用研究主要圍繞的兩大核心指標就是療效和風(fēng)險。大多數(shù)干細胞制劑長期療效現(xiàn)在還不理想。
干細胞產(chǎn)品制劑的有效性取決于其細胞替換能力和器官定向能力等，還與制劑的細胞質(zhì)量、注射途徑、最佳劑量、治療時機等緊密相關(guān)?！案杉毎哂挟愘|(zhì)性，因此干細胞制劑非單一成分，直接影響治療效果?！碧K士成說。
此外，部分干細胞療法具有安全風(fēng)險，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，由于干細胞產(chǎn)品制劑純度尚待提高，制劑中可能殘留著未分化細胞，這些細胞在人體內(nèi)異常分化會導(dǎo)致畸胎瘤或其他腫瘤。
免疫排斥是干細胞治療的另一風(fēng)險問題，目前臨床上可采用免疫抑制劑、人類白細胞抗原（HLA）配型和隱藏等技術(shù)來規(guī)避免疫原性風(fēng)險，不過這些技術(shù)尚不完善。比如，HLA配型和隱藏技術(shù)雖然具有用少量細胞株即可覆蓋全世界人口配型的顯著優(yōu)勢，但同時也存在基因編輯脫靶等弊端。
干細胞應(yīng)用研究始終圍繞臨床轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化進程。目前全球已有部分干細胞產(chǎn)品上市，但在我國尚未有上市的干細胞產(chǎn)品或技術(shù)。蘇士成表示，干細胞產(chǎn)業(yè)具有較高的技術(shù)和人才壁壘，我國在干細胞分離提取、大規(guī)模擴增、變異性調(diào)控、療效提升等各個環(huán)節(jié)亟待核心技術(shù)突破和專家人才儲備。此外，干細胞臨床研究方案目前仍沒有統(tǒng)一標準，且研究規(guī)模小、數(shù)據(jù)量有限。因此，亟須實現(xiàn)標準統(tǒng)一的多中心臨床研究，并建立針對干細胞制劑的評價體系。
在轉(zhuǎn)化應(yīng)用方面，由于干細胞具有動態(tài)性和異質(zhì)性，保障每一代細胞均一穩(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)化進程仍不同步，從基礎(chǔ)研究到臨床試驗還需要人力、資金、資源、監(jiān)管等大量投入。
干細胞與再生醫(yī)學(xué)是未來科技必爭之地
近年來，我國正加快推進干細胞領(lǐng)域的應(yīng)用研究，國家《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》已布局干細胞治療新技術(shù)。此外，我國還成立了國家干細胞與再生醫(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，干細胞與再生醫(yī)學(xué)是未來科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略必爭領(lǐng)域?！敝袊茖W(xué)院動物研究所研究員李偉表示。
再生是指機體修復(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、生物材料等多個領(lǐng)域的發(fā)展，細胞治療、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，綜合利用生命科學(xué)、材料科學(xué)、計算機科學(xué)和工程學(xué)等學(xué)科的原理與方法，在基因、細胞、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。
進入21世紀，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)濟和社會發(fā)展的重要轉(zhuǎn)型期，多種挑戰(zhàn)疊加。我們亟須加強干細胞與再生醫(yī)學(xué)的戰(zhàn)略布局，進一步聚焦領(lǐng)域重大問題，系統(tǒng)謀劃、有序推進，取得重大原創(chuàng)突破并實現(xiàn)轉(zhuǎn)化應(yīng)用，搶占未來發(fā)展的制高點，支撐科技強國和創(chuàng)新型國家建設(shè)。”李偉說。
