干细胞研究或将引发医疗技术革命

“目前，全球进入人体试验的干细胞研究超过8000项，有望解决人类面临的重大医学难题，帮助人类实现修复创伤和病理组织、治愈终末期疾病的梦想，引发新一轮医疗技术革命。”在近日召开的香山科学会议青年系列第8次学术讨论会上，中国生物技术发展中心研究员沈建忠说。

参加会议的国内30余家单位的60余名青年专家学者对干细胞研究中的重大前沿科学问题与关键技术展开了讨论。

为实现功能性器官重构提供技术储备

干细胞研究发展如火如荼。干细胞研究新技术与新工具的开发，对解决由器官损伤、衰老等导致的器官功能障碍至关重要。

类器官是干细胞等自发组织形成的体外三维结构，是近年来干细胞研究领域的一大热点。尽管类器官并不是真正意义上的人体器官，但它能在结构和功能上模拟真实的器官。中国科学院分子细胞科学卓越创新中心研究员高栋表示，由于类器官具有自我更新能力及组织特性，移植后能较好地还原和修补受损器官的体内结构和功能，目前已经取得了一些阶段性成果。

“比如人肠道类器官，能有效整合并修复人受损伤的肠道组织；体外培养的胆道类器官移植到离体条件下的人类肝脏中，可修复和再生受损胆道。这些案例展现了类器官技术在器官功能重现上的独特优势，类器官在再生医学领域中也表现出广阔的应用前景。”高栋说。

“理解和描绘组织器官中干细胞微环境的分子组成、动态变化和干细胞与其微环境之间的相互作用，对揭示干细胞自我更新、分化和组织再生的机制十分重要。然而，目前能够系统性研究干细胞微环境成分的方法还比较匮乏。”中国科学院生物化学与细胞生物学研究所研究员韩硕表示，近年来，邻近分子标记技术成为一种解析复杂细胞分子网络的强大工具。

“邻近标记需要用到工具酶和小分子底物。酶就像是画图的笔，底物就像是画图的墨水。通过遗传学方法，科研人员可以将‘画笔’定位到细胞中任意他们想探索的区域，再蘸上‘墨水’，就可以勾勒出相应区域的分子组成。”韩硕介绍，这项技术可以帮助科学家理解细胞中不同时空区域的组成成分，帮助研究人员发现一些新的治疗靶标。

近年来，飞速发展的空间谱系示踪技术、单细胞时空组学测序技术、单分子技术、微量蛋白质组学分析技术、邻近分子标记技术等新技术，极大地推动了干细胞研究，为实现功能性器官重构提供了技术储备。

研究始终围绕临床转化和产业化进程

由于强大的自我更新和定向分化特性，干细胞也被称为“万用细胞”，在组织修复、器官再生和疾病干预等中，能发挥传统药物无法比拟的优势。2015年，国家就出台了初步的监管政策，推进干细胞应用研究有序发展，保障人民健康。

“目前我国干细胞应用研究仍存在很多待解决的问题。”中山大学孙逸仙纪念医院主任医师苏士成介绍，干细胞应用研究主要围绕的两大核心指标就是疗效和风险。大多数干细胞制剂长期疗效现在还不理想。

干细胞产品制剂的有效性取决于其细胞替换能力和器官定向能力等，还与制剂的细胞质量、注射途径、最佳剂量、治疗时机等紧密相关。“干细胞具有异质性，因此干细胞制剂非单一成分，直接影响治疗效果。”苏士成说。

此外，部分干细胞疗法具有安全风险，主要包括致瘤性、异常免疫反应和非预期分化。苏士成介绍，由于干细胞产品制剂纯度尚待提高，制剂中可能残留着未分化细胞，这些细胞在人体内异常分化会导致畸胎瘤或其他肿瘤。

免疫排斥是干细胞治疗的另一风险问题，目前临床上可采用免疫抑制剂、人类白细胞抗原配型和隐藏等技术来规避免疫原性风险，不过这些技术尚不完善。比如，HLA配型和隐藏技术虽然具有用少量细胞株即可覆盖全世界人口配型的显著优势，但同时也存在基因编辑脱靶等弊端。

干细胞应用研究始终围绕临床转化和产业化进程。目前全球已有部分干细胞产品上市，但在我国尚未有上市的干细胞产品或技术。苏士成表示，干细胞产业具有较高的技术和人才壁垒，我国在干细胞分离提取、大规模扩增、变异性调控、疗效提升等各个环节亟待核心技术突破和专家人才储备。此外，干细胞临床研究方案目前仍没有统一标准，且研究规模小、数据量有限。因此，亟须实现标准统一的多中心临床研究，并建立针对干细胞制剂的评价体系。

在转化应用方面，由于干细胞具有动态性和异质性，保障每一代细胞均一稳定、质量可控是转化应用要解决的根本问题。尽管2015年我国已迈出干细胞治疗政策监管的第一步，但政策法规与产业化进程仍不同步，从基础研究到临床试验还需要人力、资金、资源、监管等大量投入。

干细胞与再生医学是未来科技必争之地

近年来，我国正加快推进干细胞领域的应用研究，国家《“十四五”生物经济发展规划》已布局干细胞治疗新技术。此外，我国还成立了国家干细胞与再生医学产业技术创新战略联盟，促进技术创新、成果转化和产业发展。

“作为生命科学和医学研究的前沿和制高点，干细胞与再生医学是未来科学与技术发展的战略必争领域。”中国科学院动物研究所研究员李伟表示。

再生是指机体修复、替换受损或缺失的组织、器官，以恢复其结构和功能，传统的再生医学主要研究创伤受损的组织器官生理性修复及功能重建。

李伟表示，干细胞研究的不断突破赋予了再生医学新的视角和发展方向，随着3D打印、基因编辑、生物材料等多个领域的发展，细胞治疗、基因治疗、器官再造等新兴领域出现，再生研究的内涵与外延不断扩大，形成了生物学与医学深度交叉融合的再生医学。

目前，再生医学主要以干细胞研究和应用为基础，以组织器官的修复与重建为目标，综合利用生命科学、材料科学、计算机科学和工程学等学科的原理与方法，在基因、细胞、组织、器官等不同层面，研究、开发组织和器官修复改造技术和医学手段。

进入21世纪，科技发展日新月异。随着基因编辑、合成生物学等颠覆性生物技术不断突破，干细胞研究不断与人工智能等新技术交叉融合，革命性地改变了再生医学的研究范式，并将带来生命健康领域的产业变革。

“我国正处于经济和社会发展的重要转型期，多种挑战叠加。我们亟须加强干细胞与再生医学的战略布局，进一步聚焦领域重大问题，系统谋划、有序推进，取得重大原创突破并实现转化应用，抢占未来发展的制高点，支撑科技强国和创新型国家建设。”李伟说。