劉晶，曹尚濤，蔡景蕾，裴端卿

干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)發(fā)展前瞻

劉晶，曹尚濤，蔡景蕾，裴端卿

1 再生醫(yī)學(xué)的產(chǎn)生與需求

古往今來(lái)，無(wú)數(shù)神話(huà)故事和小說(shuō)，都幻想著人類(lèi)可以長(zhǎng)生不老，益壽延年，但當(dāng)人的某些器官和組織經(jīng)受損傷，無(wú)法及時(shí)修復(fù)時(shí)，人的生命就岌岌可危。全世界每年約有上億人遭受不同形式的組織器官創(chuàng)傷，因此，對(duì)各種用于移植的組織器官需求巨大。但可供移植器官的來(lái)源有限且困難，同時(shí)受機(jī)體免疫排斥、移植費(fèi)用等因素制約，使得器官移植的臨床應(yīng)用非常受限。因此利用可大量擴(kuò)增并且有分化潛能的干細(xì)胞或者祖/前體細(xì)胞，通過(guò)工程化手段，結(jié)合新型生物材料，得到可以適應(yīng)人體自身生化和生理?xiàng)l件的可代替組織的技術(shù)手段有著廣闊的發(fā)展空間。

此外，隨著醫(yī)療水平的提高，人類(lèi)的期望壽命不斷延長(zhǎng)，世界開(kāi)始逐步步入老年化時(shí)代。而伴隨而來(lái)的則是大量與組織器官衰老退化有關(guān)的退行性疾病的爆發(fā)，如老年癡呆癥等。這些疾病嚴(yán)重影響了病人的生命質(zhì)量，對(duì)社會(huì)造成了嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)。目前，藥物治療和手術(shù)治療對(duì)于退行性疾病并沒(méi)有好的效果，再生醫(yī)學(xué)則有可能在根本上攻克退行性疾病。

再生醫(yī)學(xué)是一門(mén)研究組織器官受損后修復(fù)和再生的學(xué)科。盡管再生醫(yī)學(xué)擁有美好的發(fā)展前景，但目前依然處在起步階段，再生醫(yī)學(xué)能夠得到廣泛應(yīng)用很大程度上將取決于干細(xì)胞研究的進(jìn)展。從當(dāng)今發(fā)展趨勢(shì)看，再生醫(yī)學(xué)已是現(xiàn)代臨床醫(yī)學(xué)的一種嶄新的治療模式，對(duì)醫(yī)學(xué)治療理論、治療和康復(fù)方針的發(fā)展有重大的影響。干細(xì)胞研究促進(jìn)了再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展，這是繼藥物治療、手術(shù)治療之后的又一場(chǎng)醫(yī)療革命。

再生醫(yī)學(xué)在國(guó)際上已成為當(dāng)今生物學(xué)和醫(yī)學(xué)關(guān)注的焦點(diǎn)和研究熱點(diǎn)。在國(guó)內(nèi)，再生醫(yī)學(xué)的重要性已引起相關(guān)決策部門(mén)和科技人員的高度重視，并已建立多個(gè)研究中心，取得了一批高水平的科研成果，如建立干細(xì)胞誘導(dǎo)分化技術(shù)，重建組織器官修復(fù)與再生基本技術(shù)，研制出組織人工皮、肌腱、韌帶以及用大動(dòng)物模型構(gòu)建組織工程化組織。

2 干細(xì)胞的定義和來(lái)源

作為再生醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)的干細(xì)胞是什么？根據(jù)干細(xì)胞所處的發(fā)育階段，可將干細(xì)胞分為胚胎干細(xì)胞（embryonic stem cell，ES細(xì)胞）和成體干細(xì)胞（somatic stem cell）。最早被定義的干細(xì)胞是造血干細(xì)胞（HSC），是一類(lèi)分離于骨髓的可自我更新與復(fù)制，并具備產(chǎn)生造血系統(tǒng)不同譜系血細(xì)胞能力的細(xì)胞。由此引申出干細(xì)胞的基本定義，即可以自我更新、并具備多向分化潛能的細(xì)胞?？茖W(xué)家陸續(xù)發(fā)現(xiàn)在其他多種成體器官中也存在干細(xì)胞，如神經(jīng)干細(xì)胞、脂肪干細(xì)胞、表皮干細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞等。這些干細(xì)胞統(tǒng)稱(chēng)為成體干細(xì)胞，利用這些成體干細(xì)胞可以治愈多種人類(lèi)疾病。1981年，小鼠的胚胎干細(xì)胞被成功分離，該技術(shù)的建立奠定了現(xiàn)代干細(xì)胞和再生醫(yī)學(xué)研究的基石。胚胎干細(xì)胞一方面可自我更新，另一方面被證實(shí)可以分化為機(jī)體內(nèi)任何一種組織和器官，這種特性使胚胎干細(xì)胞成為再生醫(yī)學(xué)的理想細(xì)胞來(lái)源。1998年人胚胎干細(xì)胞的成功分離，克服了干細(xì)胞領(lǐng)域的重大障礙，使再生醫(yī)學(xué)邁入一個(gè)新的應(yīng)用階段。

胚胎干細(xì)胞理論上可以為人們受損或缺陷的組織器官提供源源不斷的移植來(lái)源，但由于個(gè)體的差異，胚胎干細(xì)胞分化后的成體細(xì)胞存在免疫排斥問(wèn)題為異體移植帶來(lái)了巨大的障礙，因此多年來(lái)科學(xué)家一直在尋找簡(jiǎn)便的方法能夠建立任何個(gè)體的胚胎干細(xì)胞，2006年鼠誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（induced pluripotent stem cells，iPSC）的出現(xiàn)，完美地解決了這一問(wèn)題。通過(guò)iPSC的誘導(dǎo)方案，已經(jīng)分化的體細(xì)胞可以在導(dǎo)入4個(gè)重編程因子之后，重新

重編程回類(lèi)似胚胎干細(xì)胞的多能性狀態(tài)，從而獲得個(gè)體特異的iPSC。隨后，人iPSC技術(shù)的建立成功，預(yù)示著個(gè)體化細(xì)胞移植治療能夠成功。隨后，針對(duì)人 iPSC 的供體細(xì)胞、誘導(dǎo)方法、培養(yǎng)條件等多方面進(jìn)行了不斷優(yōu)化，現(xiàn)在已經(jīng)可以建立一套無(wú)損傷、無(wú)整合、無(wú)飼養(yǎng)層、高效的人iPSC的產(chǎn)生方法。另外，很多實(shí)驗(yàn)室基于 iPSC的概念，在體外可以實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)型體細(xì)胞之間的直接重編程，即轉(zhuǎn)分化，進(jìn)一步為功能細(xì)胞的產(chǎn)生方法增添了新的選擇。這些技術(shù)正在極大地推動(dòng)干細(xì)胞和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的快速進(jìn)展。

3 干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)前沿發(fā)展

3.1 運(yùn)用體內(nèi)來(lái)源的干細(xì)胞進(jìn)行再生治療

干細(xì)胞最直接的來(lái)源是人體本身具有并可被提取的干細(xì)胞，如造血干細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞等，運(yùn)用這些體內(nèi)來(lái)源的干細(xì)胞進(jìn)行再生治療是再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域長(zhǎng)期以來(lái)的主要研究?jī)?nèi)容。

造血干細(xì)胞是支持造血細(xì)胞發(fā)育生成的一類(lèi)成體干細(xì)胞。借助于轉(zhuǎn)基因、基因敲除等小鼠模型，造血干細(xì)胞研究得到極大的推進(jìn)。無(wú)論是造血干細(xì)胞的鑒定、功能調(diào)控、分化調(diào)控，還是造血干細(xì)胞的微環(huán)境對(duì)于其功能的影響等基礎(chǔ)研究方面，都取得了大量的進(jìn)展。最近，借助于先進(jìn)的單細(xì)胞技術(shù)，科學(xué)家還成功解析了胚胎發(fā)育早期從造血干細(xì)胞前體向造血干細(xì)胞轉(zhuǎn)變過(guò)程的表達(dá)譜變化。在臨床方面，由于造血干細(xì)胞是最早被應(yīng)用于臨床治療的干細(xì)胞類(lèi)型，大量的移植案例發(fā)展及完善了配型、干細(xì)胞歸巢等關(guān)鍵理論，也使得造血干細(xì)胞移植成為目前最為成熟的再生醫(yī)學(xué)治療手段，廣泛應(yīng)用在惡性血液病（白血病、淋巴瘤、骨髓瘤等）的治療中。應(yīng)用最廣泛的造血干細(xì)胞來(lái)源是采用G-CSF動(dòng)員造血干細(xì)胞后，外周血富集的CD34+造血干細(xì)胞。此外臍帶血造血干細(xì)胞隨著臍血庫(kù)的建立和逐步完善也進(jìn)入了一些臨床治療中。由于骨髓庫(kù)和臍血庫(kù)提供人類(lèi)白細(xì)胞抗原（HLA）完全配型的造血干細(xì)胞的概率仍然不能滿(mǎn)足臨床需求，近年來(lái)半相合移植的案例逐步增多并取得不錯(cuò)的療效，移植后的生存率近乎可以與全相合移植媲美。半相合只需要供受者一條HLA染色體相同，血緣親子間 100%符合要求，因此幾乎每一名患者都可以找到供者，大大提高了患者找到造血干細(xì)胞供者的可能性。不過(guò)，與全相合異基因來(lái)源的造血干細(xì)胞移植一樣，半相合移植目前主要應(yīng)用于惡性血液病的治療。

3.2 運(yùn)用體外培養(yǎng)的干細(xì)胞系或iPSC來(lái)源的干細(xì)胞進(jìn)行再生治療

雖然造血干細(xì)胞在再生醫(yī)學(xué)應(yīng)用上取得了矚目的成就，然而其他體內(nèi)來(lái)源的干細(xì)胞因?yàn)楂@得困難、數(shù)量稀少等原因，嚴(yán)重制約了再生醫(yī)學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。解決這一種子細(xì)胞來(lái)源困難的思路主要是通過(guò)體外培養(yǎng)技術(shù)建立干細(xì)胞系，或運(yùn)用具有個(gè)體發(fā)育潛能的胚胎干細(xì)胞進(jìn)行定向分化，從而獲取大量可移植的功能細(xì)胞或干細(xì)胞。如采用統(tǒng)一的細(xì)胞系進(jìn)行治療，會(huì)有免疫排斥可能性，因此獲得病人特異干細(xì)胞也是該領(lǐng)域的一個(gè)長(zhǎng)期目標(biāo)。2006年，日本科學(xué)家山中伸彌（Shinya Yamanaka）發(fā)現(xiàn)利用病毒載體將 4個(gè)轉(zhuǎn)錄因子（Oct4，Sox2，Klf4和c-Myc）的組合轉(zhuǎn)入分化的體細(xì)胞中，可以使其重編程而得到類(lèi)似胚胎干細(xì)胞的一種細(xì)胞類(lèi)型，稱(chēng)為iPSC，iPSC使得大量獲得個(gè)體特異的高分化潛能干細(xì)胞成為可能，隨后世界各地不同科學(xué)家陸續(xù)發(fā)現(xiàn)其他方法同樣也可以制造這種細(xì)胞，這個(gè)劃時(shí)代的發(fā)現(xiàn)也獲得了2012年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。目前運(yùn)用ES和iPSC進(jìn)行定向分化并用于再生治療產(chǎn)生了許多進(jìn)展，以下介紹進(jìn)展較大的視網(wǎng)膜上皮細(xì)胞及處于研究發(fā)展階段的牙組織細(xì)胞。

1）在老年黃斑變性再生治療中的應(yīng)用。

老年黃斑變性是一種和年齡增長(zhǎng)有關(guān)的多因素復(fù)合作用的眼底病。年齡相關(guān)性黃斑變性（AMD）是世界老年人群致盲的主要原因，分為非新生血管性（干性）及新生血管性（濕性）AMD兩類(lèi)。疾病的主要病理改變?yōu)橐暰W(wǎng)膜色素上皮（RPE）細(xì)胞的功能障礙及丟失。

目前的治療方法包括：抗氧化藥物及微量元素治療、抗衰老及活血化瘀中藥治療、鐳射封閉黃斑中心凹200 μm 以外的新生血管及玻璃體視網(wǎng)膜顯微手術(shù)治療等。

近年來(lái)隨著再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展，RPE細(xì)胞替代療法成為了AMD疾病治療的新思路。干細(xì)胞（胚胎干細(xì)胞、多能干細(xì)胞等）誘導(dǎo)分化的RPE和成熟RPE（胎兒、自體等）替換了病程中壞死、缺失的RPE細(xì)胞，可挽救視力的進(jìn)一步喪失。研究中，用于替代細(xì)胞的主要有人類(lèi)胚胎干細(xì)胞分化的 RPE（human embryonic stem cell derived RPE，hESC-RPE）和胎兒 RPE（fetal RPE，fRPE）兩類(lèi)，在多種模型中均被證實(shí)有著與RPE非常相似的細(xì)胞學(xué)和功能學(xué)特征。但是，療效的背后仍隱藏著許多亟待解決的問(wèn)題與挑戰(zhàn)。雖然，視網(wǎng)膜下腔位于RPE層與視網(wǎng)膜外界膜之間，一直被認(rèn)為維持著免疫豁免的狀態(tài)，但免疫豁免并不是缺乏免疫反應(yīng)，而是一種免疫抑制的狀態(tài)。當(dāng)視網(wǎng)膜下腔受到微生物、自身免疫、衰老等因素的影響，“免疫豁免”的環(huán)境會(huì)觸發(fā)一系列強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)。因此，其中亟待解決的問(wèn)題與挑戰(zhàn)之一是與移植相關(guān)的免疫排斥?；颊咦泽w視網(wǎng)膜邊緣健康的RPE細(xì)胞可謂是最理想的細(xì)胞來(lái)源，不僅取材方便，還可以避免免疫排斥，但手術(shù)過(guò)程復(fù)雜，取材數(shù)量局限。iPSC在其相關(guān)技術(shù)的不斷成熟下，可被誘導(dǎo)分化出 iPSC-RPE，成為一類(lèi)新興的理論上無(wú)免疫排斥的替代細(xì)胞來(lái)源。通過(guò)獼猴模型，分離出的獼猴PBMCs，與自體iPSC-RPE共培養(yǎng)，未發(fā)現(xiàn)T細(xì)胞活化的現(xiàn)象；進(jìn)一步將自體 iPSC-RPE層移植入獼猴的視網(wǎng)膜下腔,在未使用免疫抑制劑情況下，移植后未發(fā)生免疫排斥。雖然研究表明，iPSC分化過(guò)程中可能出現(xiàn)的翻譯后修飾現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致iPSC-RPE微弱的抗原性，但這種免疫反應(yīng)在臨床上可以忽略不計(jì)。

令人振奮的是在2013年7月，日本監(jiān)管機(jī)構(gòu)批淮了理化研究所發(fā)育生物學(xué)中心高橋雅代（Masayo Takahashi）可以開(kāi)展 iPSC的臨床預(yù)研究。第一位受試患者是一名70歲的婦女。高橋雅代研究小組取得了這名患者的皮膚細(xì)胞，然后將它們重編程為iPSC，再將這些非特化的細(xì)胞誘導(dǎo)變?yōu)榱艘暰W(wǎng)膜組織。高橋雅代提供證據(jù)證實(shí)，這些細(xì)胞在遺傳上穩(wěn)定且安全，具備了移植到眼中的先決條件。4 d后試驗(yàn)操作完成，報(bào)告稱(chēng)患者沒(méi)有出現(xiàn)嚴(yán)重的副作用，此為世界首例利用iPSC培育的細(xì)胞進(jìn)行移植的手術(shù)，此后的第2例手術(shù)由于患者的iPSC發(fā)生基因突變而中斷。據(jù)日媒報(bào)道，日本理化研究所等4個(gè)機(jī)構(gòu)于2016年6月6日在神戶(hù)市發(fā)布消息稱(chēng)，將重啟把由他人細(xì)胞制作的人工誘導(dǎo)多能干細(xì)胞培育的視網(wǎng)膜細(xì)胞移植到“滲出型老年性黃斑變性”患者身上的臨床研究。據(jù)悉，研究人員將利用京都大學(xué)“iPS細(xì)胞庫(kù)”儲(chǔ)備的據(jù)稱(chēng)移植時(shí)排異反應(yīng)較小的特殊人群細(xì)胞制成的iPSC。無(wú)論是利用自體獲得的iPS衍生細(xì)胞還是用這種異體iPS衍生的細(xì)胞，iPSC在臨床再生領(lǐng)域的探索實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用可能性飛躍的第一步。

2）在牙再生治療中的探索。

牙齒健康是一個(gè)人健康的重要標(biāo)志之一。牙齒的缺失直接影響咀嚼、消化、營(yíng)養(yǎng)吸收等生理功能，同時(shí)還影響語(yǔ)言功能、面部形象，進(jìn)而可能導(dǎo)致心理障礙。研究人員發(fā)現(xiàn)牙齒的健康和全身其他的疾病有著密切聯(lián)系，咀嚼功能的受損甚至喪失，可以引起或加重心臟病、胃病、糖尿病、心血管疾病和關(guān)節(jié)疾病及并發(fā)癥，嚴(yán)重危害全身健康。目前的牙齒缺失均采用人工材料贗復(fù)體修復(fù)，存在著生理功能恢復(fù)有限、使用壽命短、損傷正常組織、價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)，缺乏真正生理意義的修復(fù)。隨著人們生活水平的提高及以干細(xì)胞技術(shù)為基礎(chǔ)的組織工程和再生醫(yī)學(xué)研究相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，在形態(tài)和結(jié)構(gòu)上類(lèi)似于天然牙的再生牙齒成為了改變牙齒相對(duì)傳統(tǒng)的修復(fù)方式的最新理念和口腔再生醫(yī)學(xué)中最為活躍的研究領(lǐng)域。從發(fā)育學(xué)角度，上皮-間充質(zhì)之間的相互作用是決定牙齒及機(jī)體很多器官發(fā)生發(fā)育的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，牙再生研究除了可以在將來(lái)解決牙齒缺失修復(fù)、治療過(guò)程中的缺陷問(wèn)題，還可作為機(jī)體組織器官發(fā)生發(fā)育的代表性實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，為其他組織器官的再生研究提供重要的科學(xué)依據(jù)。

由此可見(jiàn)，牙齒再生對(duì)組織工程與再生醫(yī)學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域也具有重要的科學(xué)意義。

除了牙發(fā)生發(fā)育過(guò)程中上皮-間充質(zhì)細(xì)胞相互作用的調(diào)控機(jī)制和微環(huán)境的影響外，牙齒再生的細(xì)胞來(lái)源也是瓶頸問(wèn)題之一。一直以來(lái)，牙源的成體干細(xì)胞是牙齒再生研究細(xì)胞來(lái)源的首選。2000年，施松濤首次發(fā)現(xiàn)牙髓干細(xì)胞（dental pulp stem cells，DPSCs），并發(fā)現(xiàn)牙髓干細(xì)胞可以誘導(dǎo)出牙本質(zhì)和牙髓復(fù)合物。2003年，研究人員從脫落的乳牙殘留的牙髓中得到乳牙牙髓干細(xì)胞（stem cells from exfoliated deciduousteeth，SHED），發(fā)現(xiàn)SHED比DPSCs具有更多的分化潛能，將SHED植入裸鼠體內(nèi)后可以產(chǎn)生牙本質(zhì)結(jié)構(gòu)。隨后，牙周膜干細(xì)胞（periodontal ligament stem cells，PDLSCs）被報(bào)道，并通過(guò) DPSCs/SHED的相同方法來(lái)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)其具有分化成牙骨質(zhì)樣細(xì)胞、脂肪細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的能力，亦能形成牙骨質(zhì)和牙周膜復(fù)合體樣結(jié)構(gòu)。這些實(shí)驗(yàn)初步展示了DPSCs重建牙齒的能力及其應(yīng)用前景，這也說(shuō)明牙齒再生在理論上是可能的。隨后，國(guó)外研究人員對(duì)牙源成體干細(xì)胞的研究集中于向其他組織分化。牙源成體干細(xì)胞牙向分化及應(yīng)用研究的成果主要來(lái)自于中國(guó)的2個(gè)團(tuán)隊(duì)。2006年，金巖團(tuán)隊(duì)制備了牙胚條件培養(yǎng)基，并利用該培養(yǎng)基成功誘導(dǎo)DPSCs分化成牙本質(zhì)/牙髓復(fù)合體，同時(shí)該團(tuán)隊(duì)模擬微環(huán)境條件，成功地誘導(dǎo) PDLSCs向牙骨質(zhì)/牙周膜的復(fù)合體再生。而王松靈研究團(tuán)隊(duì)則率先通過(guò)豬牙周炎模型發(fā)現(xiàn) PDLSCs移植到炎癥部位可改善牙周炎癥狀，并提出PDLSCs可用于治療牙周炎的新思路。2年后，該團(tuán)隊(duì)利用 PDLSCs形成的細(xì)胞膜樣結(jié)構(gòu)在豬的牙周炎模型上取得了顯著療效。由此可見(jiàn)，牙源性成體干細(xì)胞在牙齒發(fā)育和再生過(guò)程中的重要性。然而，上述的成體干細(xì)胞均起源于間充質(zhì)細(xì)胞，而牙發(fā)生發(fā)育過(guò)程中另一類(lèi)細(xì)胞——牙源性上皮細(xì)胞，由于成釉器在釉質(zhì)形成后逐步消失，已經(jīng)無(wú)法在成體中獲得。所以，如何解決牙源性上皮細(xì)胞來(lái)源問(wèn)題是目前牙齒再生的較大難題之一。關(guān)于取代牙源性上皮細(xì)胞來(lái)源的研究，具有代表性的進(jìn)展是 2011年研究人員發(fā)現(xiàn)取自男童包皮的人表皮干細(xì)胞可通過(guò)和小鼠胚胎階段具有成牙潛能的牙源間充質(zhì)組織重組，在 FGF8外源蛋白的進(jìn)一步作用下分化形成成釉細(xì)胞。2013年，英國(guó)研究人員則成功地利用小鼠胚胎階段具有成牙潛能的牙源間充質(zhì)組織誘導(dǎo)人的牙齦細(xì)胞分化形成牙齒的釉質(zhì)。然而，這些成體的牙源性和非牙源性的干細(xì)胞有限的分化潛能導(dǎo)致其只能實(shí)現(xiàn)部分牙體組織的再生。

相比之下，來(lái)源于囊胚內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的 ES具有全能性，能夠分化為體內(nèi)所有類(lèi)型的組織細(xì)胞。將胚胎干細(xì)胞團(tuán)注射到小鼠體內(nèi)，可以發(fā)現(xiàn)具有正常構(gòu)架的很多組織都得以重現(xiàn)，包括牙齒、頭發(fā)、腸道等組織器官。理論上 ES細(xì)胞可以分化為任何特異組織細(xì)胞，但 ES細(xì)胞較少被用于再生牙齒的研究，相關(guān)報(bào)道非常有限。2009年iPSC開(kāi)始得到口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。美、日、澳、韓等國(guó)先后將成體牙源細(xì)胞成功誘導(dǎo)成iPSC。由于牙胚間充質(zhì)細(xì)胞起源于神經(jīng)嵴細(xì)胞，日本科研人員于 2012年報(bào)道小鼠神經(jīng)嵴細(xì)胞衍生的 iPSC可以分化為神經(jīng)嵴樣細(xì)胞，并可以進(jìn)一步被誘導(dǎo)成表達(dá)部分牙源間充質(zhì)標(biāo)記分子的細(xì)胞群，由此開(kāi)啟了iPSC在牙齒再生研究方面的應(yīng)用。隨后，Arakaki等建立了一種大鼠牙源性上皮細(xì)胞系，并通過(guò)與鼠源iPSC共培養(yǎng)，將iPSC誘導(dǎo)為類(lèi)成釉細(xì)胞。但是，這兩個(gè)團(tuán)隊(duì)均未對(duì)他們研究中 iPSC衍生的細(xì)胞是否能夠參與成牙進(jìn)行闡述。2013年，中國(guó)研究人員首次發(fā)現(xiàn)了人源 iPSC誘導(dǎo)而來(lái)的上皮細(xì)胞與小鼠E14.5的牙胚間充質(zhì)重組后可以形成完整的牙齒樣結(jié)構(gòu)。這一研究成果證實(shí)了iPSC可以參與人類(lèi)再生牙齒的構(gòu)建。然而，上述所有獲得牙齒樣結(jié)構(gòu)的牙再生研究方法仍然需要依賴(lài)?yán)贍钇谇暗难琅呱掀せ蛘呃贍钇诤蟮难琅唛g充質(zhì)所具備的成牙潛能。因此，研究人員進(jìn)一步的研究工作集中于如何實(shí)現(xiàn)完全利用 iPSC作為種子細(xì)胞的再生牙齒構(gòu)建。

3.3 小分子化合物誘導(dǎo)細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)變

小分子化合物在醫(yī)學(xué)和藥物研

發(fā)過(guò)程中扮演著關(guān)鍵角色。進(jìn)入21世紀(jì)，利用化學(xué)小分子探索細(xì)胞生命活動(dòng)基本規(guī)律的化學(xué)生物學(xué)得到迅速發(fā)展，一系列具有劃時(shí)代意義的發(fā)現(xiàn)為生命科學(xué)帶來(lái)深刻的變革，推動(dòng)著細(xì)胞生物學(xué)，尤其是干細(xì)胞與再生生物學(xué)的發(fā)展。本文重點(diǎn)探討小分子化合物在體細(xì)胞重編程、多能性細(xì)胞分化及轉(zhuǎn)分化、胚胎干細(xì)胞多能性 3個(gè)方面的熱點(diǎn)問(wèn)題。

3.3.1 小分子化合物與體細(xì)胞重編程

誘導(dǎo)多能干細(xì)胞技術(shù)的發(fā)明為人類(lèi)最終實(shí)現(xiàn)自體細(xì)胞或器官移植提供了可能，是再生醫(yī)學(xué)發(fā)展史上具有里程碑式的事件。然而基于特定因子介導(dǎo)的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞技術(shù)存在誘導(dǎo)效率低、外源基因插入及成瘤性等安全性隱患，嚴(yán)重制約其臨床應(yīng)用。因此，科學(xué)家不斷尋找更為安全和高效的重編程技術(shù)，相繼開(kāi)發(fā)出附著體、microRNA和蛋白等多種非整合型體細(xì)胞重編程技術(shù)體系。

與基因策略相比，化學(xué)小分子誘導(dǎo)方案具有無(wú)基因組整合、操作簡(jiǎn)單、劑量易控與可逆性等優(yōu)點(diǎn)，因此受到更為廣泛的關(guān)注。研究表明，化學(xué)小分子可以通過(guò)調(diào)控表觀遺傳修飾、信號(hào)通路與代謝激酶等多種途徑來(lái)影響細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)變過(guò)程，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)重編程效率的提升并替代相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子。通過(guò)采用化學(xué)小分子對(duì)關(guān)鍵的表觀遺傳修飾靶點(diǎn)進(jìn)行調(diào)控，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，組蛋白去乙酰化酶抑制劑（histone deacetylases，HDACs），如VPA、丁酸鈉、TSA等能夠明顯提升小鼠和人成纖維細(xì)胞重編程為 iPSCs的效率，其中 VPA被報(bào)道能實(shí)現(xiàn)Oct4/Sox2兩因子將人成纖維細(xì)胞重編程為多能干細(xì)胞，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)重編程因子Klf4和c-Myc的部分替代；DNA甲基化酶抑制劑，如5-Azacytidine和RG108也被發(fā)現(xiàn)可以促進(jìn) OKSM介導(dǎo)的體細(xì)胞重編程。此外，天然小分子化合物VC被證明可以通過(guò)多種機(jī)制顯著提升小鼠和人的體細(xì)胞的重編程效率，其中重要的表觀遺傳機(jī)制包括：可通過(guò)調(diào)控組蛋白去甲基化酶Jhdm1b的活性降低H3K36甲基化水平從而促進(jìn)體細(xì)胞重編程；可通過(guò)調(diào)控 DNA胞嘧啶羥甲基化酶Tet1的活性調(diào)控基因組甲基化水平，從而劑量依賴(lài)性地影響體細(xì)胞重編程效率；可通過(guò)調(diào)控組蛋白去甲基化酶KDM3/KDM4的活性降低 H3K9的甲基化水平促進(jìn)體細(xì)胞重編程等。通過(guò)采用化學(xué)小分子對(duì)信號(hào)通路進(jìn)行調(diào)控也可以顯著影響體細(xì)胞重編程進(jìn)程，間質(zhì)上皮轉(zhuǎn)化（mesenchymal to epithelial transition，MET）是體細(xì)胞重編程早期的重要事件，科學(xué)家通過(guò)采用化學(xué)小分子抑制劑發(fā)現(xiàn)，TGF-beta信號(hào)通路抑制劑SB431542、Repsox和A8301等可顯著促進(jìn)重編程早期的MET過(guò)程，進(jìn)而促進(jìn)體細(xì)胞重編程效率，其中SB431542 和Repsox甚至在功能上能夠替代重編程因子Sox2。

更加具有突破性的進(jìn)展出現(xiàn)在2013年，北京大學(xué)鄧宏魁課題組采用多輪篩選與優(yōu)化，最終僅使用 7個(gè)小分子化合物成功將小鼠成纖維細(xì)胞重編程為多能干細(xì)胞。該課題組還于 2015年進(jìn)一步優(yōu)化誘導(dǎo)方案，并提高了化合物誘導(dǎo)重編程效率，在多種不同細(xì)胞類(lèi)型中實(shí)現(xiàn)了全化合物誘導(dǎo)小鼠多能性干細(xì)胞。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果最終表明化學(xué)小分子也可以與轉(zhuǎn)錄因子一樣在細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)變過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，進(jìn)而介導(dǎo)細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)化，也為干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)提供了新的手段與思路。

3.3.2 小分子化合物與分化及轉(zhuǎn)分化

多能性細(xì)胞定向分化至特定譜系細(xì)胞與不同譜系細(xì)胞間的轉(zhuǎn)分化是體外獲取功能細(xì)胞的重要途徑。采用化學(xué)小分子手段實(shí)現(xiàn)功能性細(xì)胞的獲得被認(rèn)為更加符合臨床應(yīng)用要求，而逐漸成為領(lǐng)域研究熱點(diǎn)，也誕生了一批重要的研究成果。如在定向誘導(dǎo)分化方面，科學(xué)家通過(guò)高通量篩選，發(fā)現(xiàn)化學(xué)小分子IDE1和 IDE2可提高人的胚胎干細(xì)胞定向分化至定型內(nèi)胚層細(xì)胞（DEs）的效率，甚至部分替代生長(zhǎng)因子ACTIVINA作用。更加令人振奮的突破來(lái)自化合物誘導(dǎo)細(xì)胞轉(zhuǎn)分化領(lǐng)域。2015年，北京大學(xué)和上海生命科學(xué)研究院的2個(gè)獨(dú)立的課題組完全使用小分子化合物 cocktail分別將小鼠成纖維細(xì)胞和人成纖維細(xì)胞向神經(jīng)元轉(zhuǎn)分化。2016年，軍事醫(yī)

學(xué)科學(xué)院裴雪濤課題組利用8個(gè)小分子化合物將胃上皮細(xì)胞誘導(dǎo)至內(nèi)胚層祖細(xì)胞；同期，清華大學(xué)丁勝課題組利用9個(gè)小分子化合物將人成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)分化為具有體內(nèi)功能的心肌細(xì)胞；中國(guó)科學(xué)院潘光錦課題組發(fā)現(xiàn)在尿細(xì)胞重編程過(guò)程不同時(shí)間點(diǎn)添加 TGF-beta信號(hào)通路抑制劑A8301可分別將尿細(xì)胞重編程為iPSCs或者轉(zhuǎn)分化為神經(jīng)前體細(xì)胞等。上述一系列重要的研究成果表明，小分子化合物不僅可以完全替代譜系相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子，也可以單獨(dú)將細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)變到特定狀態(tài)，從而為提供臨床級(jí)別的功能性細(xì)胞創(chuàng)造了條件。

3.3.3 小分子化合物與胚胎干細(xì)胞多能性

小分子化合物在多能性細(xì)胞的維持和培養(yǎng)過(guò)程中扮演重要角色。研究表明小鼠的多能干細(xì)胞狀態(tài)可分為 Na?ve態(tài)（ESCs）與 Primed態(tài)（EpiSCs）。其中小鼠ESCs可以在2i（GSK3beta抑制劑CHIR99021和 ERK抑制劑 PD0325901）/LIF培養(yǎng)環(huán)境中較好地維持 Na?ve狀態(tài)。但科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，經(jīng)典的人的胚胎干細(xì)胞在克隆形態(tài)及多能性維持的信號(hào)依賴(lài)等方面與經(jīng)典的小鼠胚胎干細(xì)胞（ESCs）不同，但與小鼠EpiSCs非常接近。為此，科學(xué)家推測(cè)存在與小鼠Na?ve態(tài)對(duì)應(yīng)的人的Na?ve狀態(tài)的胚胎干細(xì)胞，由此掀起了一輪聯(lián)合多種小分子化合物促進(jìn)人ESCs由Primed狀態(tài)向Na?ve狀態(tài)轉(zhuǎn)變的研究熱潮。最終，國(guó)際上多個(gè)實(shí)驗(yàn)室采用不同的方案成功獲得具備與小鼠Na?ve態(tài)干細(xì)胞類(lèi)似的人的胚胎干細(xì)胞，其中包括RudolfJaenisch實(shí)驗(yàn)室使用5個(gè)小分子化合物（SB590885，PD0325901，CHIR99021，Y27632，WH-4-023）誘導(dǎo)人 ESCs由 Primed狀態(tài)向Na?ve狀態(tài)轉(zhuǎn)變的方案。盡管小分子化合物在促進(jìn)人ESCs由Primed狀態(tài)向Na?ve狀態(tài)轉(zhuǎn)變扮演重要角色，但這些獲得的人的Na?ve狀態(tài)的胚胎干細(xì)胞在細(xì)胞增殖、表觀遺傳特征上與經(jīng)典的小鼠胚胎干細(xì)胞還存在較大差異。目前，科學(xué)家仍在繼續(xù)篩選新的小分子化合物優(yōu)化并長(zhǎng)期穩(wěn)定培養(yǎng)人的Na?ve狀態(tài)的胚胎干細(xì)胞。

小分子化合物在體細(xì)胞重編程、定向分化或轉(zhuǎn)分化、干細(xì)胞不同多能性狀態(tài)的維持方面起著重要的作用，為細(xì)胞治療提供了理想的細(xì)胞來(lái)源，極大地推動(dòng)著干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展。但是，由于種屬間遺傳背景與細(xì)胞類(lèi)型特征差異，利用小分子化合物在小鼠或者其他物種所得到的實(shí)驗(yàn)研究成果較難在人的體系中重現(xiàn)，如小鼠 CiPSCs誘導(dǎo)方案在人的體系中沒(méi)有明顯作用，因此尋找克服種屬間差異的小分子化合物尤為重要，同時(shí)通過(guò)細(xì)胞表觀遺傳學(xué)等研究闡明種屬間差異的分子機(jī)理將有助于改進(jìn)與完善未來(lái)小分子化合物在細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)變的篩選策略，兩者相輔相成，共同推動(dòng)醫(yī)學(xué)與生物學(xué)研究領(lǐng)域的發(fā)展。

3.4 體內(nèi)誘導(dǎo)干細(xì)胞進(jìn)行再生治療

人們?cè)?jīng)認(rèn)為動(dòng)物的終末分化細(xì)胞不具有回到上一個(gè)發(fā)育階段類(lèi)型的能力，但近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)在哺乳動(dòng)物體內(nèi)也有受損組織去分化形成多能干細(xì)胞的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象挑戰(zhàn)了原有的觀念，也給再生醫(yī)學(xué)指出了一條新的道路，就是通過(guò)人工誘導(dǎo)原位細(xì)胞去分化和轉(zhuǎn)分化，修復(fù)受損的組織和器官，治療疾病。

早在2002年Keating等就發(fā)現(xiàn)斑馬魚(yú)在心臟被切除20%以后，可以在2個(gè)月內(nèi)再生成完整的心臟，并在此過(guò)程中觀察到有原有心肌的脫落、分離、去分化、大量增殖和重新分化，并且沒(méi)有觀察到其他來(lái)源的干細(xì)胞參與了這個(gè)過(guò)程。之后在果蠅的生殖細(xì)胞、兩棲動(dòng)物的肢體再生、哺乳動(dòng)物的施旺細(xì)胞以及小鼠的小腸上皮 Dll1+細(xì)胞中也都發(fā)現(xiàn)了類(lèi)似的現(xiàn)象，這就使原有的終末細(xì)胞不能再分化的觀念受到了挑戰(zhàn)，以至于有了 2006年 Shiny Yamanaka的誘導(dǎo)多能性干細(xì)胞的出現(xiàn)。

人們不禁會(huì)想，既然去分化可以自發(fā)的發(fā)生在動(dòng)物體內(nèi)，而在動(dòng)物體外我們又可以用人工誘導(dǎo)的方法把各種終末分化的細(xì)胞重編程成為類(lèi)似胚胎干細(xì)胞的細(xì)胞，那么我們能否在動(dòng)物體內(nèi)誘導(dǎo)出我們想要的細(xì)胞呢？答案是肯定的。

2008年，Melton等用腺病毒感染小鼠，將3個(gè)特定的轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)入小鼠的胰腺分泌細(xì)胞中，使得胰

腺分泌細(xì)胞轉(zhuǎn)分化成了可以制造胰島素的胰島β細(xì)胞。2012年，日本的Inagawa等用搭載了另外3個(gè)與心肌發(fā)育有關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子Gata4、Mef2c、Tbx5及綠色熒光蛋白的逆轉(zhuǎn)錄病毒感染在小鼠心肌梗死的區(qū)域的心肌樣細(xì)胞，被感染細(xì)胞在2～3周后明顯表現(xiàn)出心肌的功能，而小鼠曾經(jīng)心肌梗死的心臟也部分恢復(fù)了功能。最早的關(guān)于腦神經(jīng)是否也可以經(jīng)由某些外源性轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)從一種細(xì)胞轉(zhuǎn)化成另一種細(xì)胞的研究是在小鼠胚胎和新生小鼠中進(jìn)行的，De la Rossa等發(fā)現(xiàn)，有一種L5特異性的轉(zhuǎn)錄因子Fezf2，可以把分裂后皮層神經(jīng)元轉(zhuǎn)變成L5B的神經(jīng)元，這一腦區(qū)神經(jīng)元主要負(fù)責(zé)傳出信號(hào)，包含了最大的椎體細(xì)胞，可以將軸突投射到其他不同的腦區(qū)。而De la Rossa等用Fezf2處理過(guò)的分裂后皮層神經(jīng)元在形態(tài)和電生理性質(zhì)上都類(lèi)似于L5B的神經(jīng)元。之后又有一些類(lèi)似的研究，說(shuō)明分裂后皮層神經(jīng)元有著穿越種系壁壘的能力。此外，還有比如肺上皮、胃小彎以及運(yùn)動(dòng)神經(jīng)細(xì)胞的種種研究，都說(shuō)明體內(nèi)終末分化的細(xì)胞在一定條件（人工干預(yù)）下，可以恢復(fù)干性，重新獲得分化能力，再分化成另一種細(xì)胞。

對(duì)體內(nèi)形成多能干細(xì)胞的研究，可以激活動(dòng)物體的自我再生程序，不用依靠外源性細(xì)胞的移植來(lái)治療疾病，或者通過(guò)尋找靶向重編程的藥物，用自我再生的方法治療疾病。而對(duì)體內(nèi)形成多能性干細(xì)胞的機(jī)理的研究，則有可能闡明這種再生程序的機(jī)理，對(duì)了解胚胎分化發(fā)育的節(jié)點(diǎn)和走向也有著重要的意義。

目前，體內(nèi)原位誘導(dǎo)干細(xì)胞還只停留在小動(dòng)物的研究階段，而且誘導(dǎo)的效率和專(zhuān)一性都尚未盡如人意，因此體內(nèi)原位誘導(dǎo)干細(xì)胞要成為一種治療手段，還需經(jīng)過(guò)大動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)，保證安全才能造福于人類(lèi)。今后隨著高分辨的圖形成像技術(shù)和單細(xì)胞分析等技術(shù)的發(fā)展，研究體內(nèi)誘導(dǎo)的手段和工具會(huì)越來(lái)越多，技術(shù)和手段也會(huì)越來(lái)越成熟、越來(lái)越安全，必將造福人類(lèi)。

4 干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)的挑戰(zhàn)、機(jī)遇及未來(lái)

隨著干細(xì)胞研究技術(shù)的更新發(fā)展，干細(xì)胞在細(xì)胞治療、組織器官修復(fù)、疾病模型、藥物篩選、精準(zhǔn)醫(yī)療等領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景，這將成為人類(lèi)醫(yī)學(xué)史上的一場(chǎng)革命。對(duì)于臨床上很多難以治愈的疾病，一些組織器官的損傷疾病，尤其再生修復(fù)能力較差的組織器官，可以嘗試通過(guò)干細(xì)胞分化成相應(yīng)細(xì)胞或組織移植至受損部位，改善甚至治愈這些疾病。在過(guò)去的 10年間，國(guó)內(nèi)外的干細(xì)胞治療臨床試驗(yàn)數(shù)量都在逐年遞增，要完美合理利用干細(xì)胞治療，需要面對(duì)更多的挑戰(zhàn)，如干細(xì)胞治療和應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，安全性問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等。隨著生活水平的提高，人們對(duì)健康的追求、對(duì)最優(yōu)的個(gè)性化的醫(yī)療方案訴求也達(dá)到新的高度，這也是精準(zhǔn)醫(yī)療的要求。利用誘導(dǎo)多能干細(xì)胞治療疾病將是最符合精準(zhǔn)醫(yī)療理念的范例，這也是干細(xì)胞和再生醫(yī)學(xué)面臨的機(jī)遇。

4.1 安全性和研究規(guī)范

在憧憬干細(xì)胞治療疾病的巨大前景時(shí)，干細(xì)胞應(yīng)用的安全性問(wèn)題和研究規(guī)范問(wèn)題也提上日程。比如干細(xì)胞是否能夠正常增殖和分布，是否會(huì)成瘤，是否會(huì)發(fā)生免疫排斥，是否具有遺傳穩(wěn)定性等。因此對(duì)干細(xì)胞進(jìn)行嚴(yán)格的安全性評(píng)價(jià)是干細(xì)胞走向臨床治療的前提。高橋雅代團(tuán)隊(duì)從老年性黃斑病變的病人身上提取細(xì)胞轉(zhuǎn)變成臨床級(jí)別的視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞（RPE），移植回患者眼部，令其重見(jiàn)光明，這是干細(xì)胞最好應(yīng)用的結(jié)果，但第二例手術(shù)因供體細(xì)胞出現(xiàn)微小的基因突變而終止。由此可以看出干細(xì)胞的臨床應(yīng)用應(yīng)謹(jǐn)慎對(duì)待，對(duì)干細(xì)胞進(jìn)行全面的安全性評(píng)估是很有必要的，包括核型、均質(zhì)性、細(xì)菌/病毒/支原體檢測(cè)、生長(zhǎng)活性、免疫學(xué)測(cè)試、分化潛能/成瘤性、培養(yǎng)基以及其他添加成分檢測(cè)等。

小鼠不能作為人類(lèi)疾病的理想模型，因?yàn)榇嬖趬勖?、器官小和生理特性不同等缺陷，因此和人?lèi)生理狀況相似、器官相似的大動(dòng)物模型是必須的，比如猴和豬等。只要對(duì)大動(dòng)物的免疫相關(guān)基因進(jìn)行修飾，使之適應(yīng)人類(lèi)免疫系統(tǒng)，它們將是病人器官移植的潛在供體。同時(shí)也可對(duì)大動(dòng)物模型進(jìn)行基因修

飾，作為疾病模型為科研工作者提供試驗(yàn)平臺(tái)，研究新型的疾病治療方法。

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外干細(xì)胞研究正在從基礎(chǔ)研究轉(zhuǎn)向臨床應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外科研工作者面臨機(jī)遇，同時(shí)也面臨挑戰(zhàn)，因此應(yīng)加快研究進(jìn)度，同時(shí)也需推進(jìn)干細(xì)胞進(jìn)入臨床治療。因此為積極應(yīng)對(duì)干細(xì)胞研究存在的問(wèn)題、風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)，推動(dòng)干細(xì)胞研究科學(xué)、健康、有序、快速地發(fā)展，中國(guó)政府部門(mén)相繼制定了干細(xì)胞研究應(yīng)用管理制度《干細(xì)胞臨床試驗(yàn)研究管理辦法（試行）》《干細(xì)胞臨床試驗(yàn)研究基地管理辦法（試行）》《干細(xì)胞制劑質(zhì)量控制和臨床前研究指導(dǎo)原則（試行）》征求意見(jiàn)稿。同時(shí)也成立了國(guó)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、南方干細(xì)胞庫(kù)和北方干細(xì)胞庫(kù)等戰(zhàn)略合作聯(lián)盟。在國(guó)家大力支持和推動(dòng)下，干細(xì)胞研究將更加合理規(guī)范，更有益于人民健康。

4.2 基于干細(xì)胞的個(gè)性化精準(zhǔn)治療

再生醫(yī)學(xué)的最終目標(biāo)是通過(guò)再生組織器官來(lái)達(dá)到治愈疾病的目標(biāo)，再生出來(lái)的組織器官需要與個(gè)體長(zhǎng)期共存，因此，盡管異體來(lái)源的細(xì)胞也可以用于再生治療，但自體來(lái)源的細(xì)胞仍是最佳的選擇。2011年美國(guó)醫(yī)學(xué)界提出“精準(zhǔn)醫(yī)療”概念，2015年美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬提出“精準(zhǔn)醫(yī)療計(jì)劃”，支持該計(jì)劃研究。而中國(guó)也在 2015年大力推動(dòng)“精準(zhǔn)醫(yī)療”。精準(zhǔn)醫(yī)療是以個(gè)性化醫(yī)療為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)了針對(duì)不同患者提出不同治療方案的特性。干細(xì)胞具有分化成多種細(xì)胞的潛能，其特性可以使干細(xì)胞是精準(zhǔn)醫(yī)療的絕佳載體，通過(guò)大量擴(kuò)增或組織器官再生達(dá)到治療疾病的目的。因此，如可以通過(guò)自體來(lái)源的干細(xì)胞實(shí)現(xiàn)個(gè)性化精準(zhǔn)治療，無(wú)疑會(huì)極大地造?；颊?。

iPSC技術(shù)與相關(guān)的干細(xì)胞誘導(dǎo)技術(shù)使得獲得大量個(gè)體來(lái)源的干細(xì)胞成為可能，因此未來(lái)的再生醫(yī)學(xué)技術(shù)發(fā)展應(yīng)該主要基于病人自身來(lái)源的干細(xì)胞?？梢灶A(yù)見(jiàn)，這一個(gè)性化精準(zhǔn)治療方法將有利于極大地降低再生組織器官在與人體長(zhǎng)期并存過(guò)程中出現(xiàn)并發(fā)癥的可能性。而這一技術(shù)面臨的主要困難則在于如何在工程學(xué)上保持細(xì)胞獲取過(guò)程的穩(wěn)定性，這也是本領(lǐng)域未來(lái)重要的研發(fā)方向之一。

4.3 對(duì)細(xì)胞命運(yùn)的更深入理解與理性掌控

人類(lèi)和動(dòng)物機(jī)體是由多種類(lèi)型的分化細(xì)胞組成，這些分化細(xì)胞形態(tài)多樣，且功能各不相同。由同一個(gè)干細(xì)胞分化得到多種類(lèi)型的分化細(xì)胞，其基因組信息完全相同，最終命運(yùn)各異，這是受到內(nèi)外多種因素共同調(diào)控的結(jié)果。外部因素如發(fā)育過(guò)程中各種信號(hào)通路，內(nèi)部因素如細(xì)胞受到外界刺激引起表觀遺傳學(xué)的改變，這些因素共同影響基因表達(dá)模式，進(jìn)而導(dǎo)致了細(xì)胞命運(yùn)發(fā)生改變。細(xì)胞命運(yùn)是由多種信息、多種因素綜合作用的結(jié)果，而干細(xì)胞具有分化成多種類(lèi)型細(xì)胞的能力，因此干細(xì)胞是研究細(xì)胞命運(yùn)決定的工具，可用于研究外界因素和內(nèi)部因素對(duì)于細(xì)胞命運(yùn)的影響。反過(guò)來(lái)，人類(lèi)需要對(duì)細(xì)胞命運(yùn)決定過(guò)程有更為深入的了解，才能理性地掌控細(xì)胞命運(yùn)。因此，通過(guò)已有的干細(xì)胞命運(yùn)決定、個(gè)體發(fā)育模型深入研究影響細(xì)胞命運(yùn)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、表觀遺傳調(diào)控機(jī)制，將極大地推進(jìn)再生醫(yī)學(xué)和干細(xì)胞領(lǐng)域的進(jìn)展，是再生醫(yī)學(xué)與干細(xì)胞領(lǐng)域不斷發(fā)展的源動(dòng)力。?

【作者單位：中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院；中國(guó)科學(xué)院再生生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；廣東省干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；華南干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)研究所】

（摘自《科技導(dǎo)報(bào)》2016年第20期）