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

再生醫學(xué)的目標是替換或重新啟動(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。

什么是再生醫學(xué)？再生醫學(xué)的工作原理是什么？

再生發(fā)生在三個(gè)層面：

• 分子：這包括構成身體的小分子，如DNA、脂肪和碳水化合物。
• 細胞：包括神經(jīng)元或軸突等細胞結構，它們負責人體內的細胞生長(cháng)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，但其他部位則根本無(wú)法修復。我們當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(chóng)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。

使用多能干細胞或組織特異性干細胞，再生可以以多種不同方式發(fā)生。有些再生完全沒(méi)有干細胞（例如斑馬魚(yú)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。這可以幫助研究人員開(kāi)發(fā)再生藥物，以幫助人體更充分地康復。

你可知道？

一只年輕的蠑螈可以在大約五周內重新長(cháng)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(kāi)啟再生過(guò)程的信號到為什么人類(lèi)干細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)干細胞形成胚基，即干細胞在組織損傷點(diǎn)的積累。

目前再生醫學(xué)的挑戰是什么？

對蠑螈等動(dòng)物的研究也試圖確定干細胞如何知道身體的哪些部位需要再生以及它們在身體“地圖”中的位置，而哺乳動(dòng)物的干細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在需要再生時(shí)將干細胞“打開(kāi)”，而在不需要時(shí)將其“關(guān)閉”。

再生醫學(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)的復雜身體部位。扁蟲(chóng)或真渦蟲(chóng)等無(wú)脊椎動(dòng)物（沒(méi)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(yú)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(cháng)出如此復雜的結構？

截肢后，干細胞在損傷部位積聚在稱(chēng)為胚基的結構中。正在進(jìn)行的研究的一個(gè)重要課題是來(lái)自損傷部位的信號如何導致干細胞形成胚基并開(kāi)始分裂以重建缺失的部分。那么干細胞本身呢？動(dòng)物是否在胚細胞中使用單一類(lèi)型的干細胞，它可以分化成許多不同類(lèi)型的組織（稱(chēng)為多能干細胞）?；蛘呤且唤M獨立的干細胞負責制造構成新身體部位所需的每一種不同組織。

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

再生醫學(xué)與人類(lèi)

再生醫學(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(lèi)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。不幸的是，許多其他人體組織不會(huì )再生，再生醫學(xué)的目標是找到啟動(dòng)體內組織再生或設計替代組織的方法。

雖然許多形式的再生醫學(xué)研究仍在進(jìn)行中，但有些已經(jīng)投入使用。其中之一是干細胞療法。這是科學(xué)家們在實(shí)驗室里培育專(zhuān)門(mén)的干細胞的時(shí)候。根據需要，可以指導他們像某些類(lèi)型的細胞一樣工作，比如心臟、血液或神經(jīng)中的細胞。

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

最近對不同再生動(dòng)物的研究表明，有多種干細胞策略可以再生由多種組織構成的身體部位，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)驗教訓是否可以應用于再生或改造人體組織？

美國科學(xué)家Peter Reddien的研究小組最近解決了渦蟲(chóng)（扁蟲(chóng)）再生中一個(gè)長(cháng)期存在的問(wèn)題——單個(gè)干細胞能否再生出整個(gè)動(dòng)物？答案是肯定的，可以。這表明成年渦蟲(chóng)具有多能干細胞——可以制造動(dòng)物體內所有細胞類(lèi)型的細胞。這些多能細胞如何在扁蟲(chóng)體內得到控制，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)物都使用多能細胞進(jìn)行再生。再生青蛙尾巴和蠑螈肢體的干細胞具有與渦蟲(chóng)干細胞截然不同的特性。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胞，這些干細胞只會(huì )在該特定組織中產(chǎn)生不同類(lèi)型的細胞。

換句話(huà)說(shuō)，肌肉干細胞不能制造皮膚，皮膚干細胞也不能制造肌肉。這些多能組織特異性干細胞可能與我們體內更新或修復皮膚或肌肉等組織的干細胞非常相似。為什么這樣的干細胞可以再生蠑螈的整個(gè)肢體，但只能修復我們體內單一組織類(lèi)型的損傷？這是科學(xué)家們現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胞再生受損肢體——每個(gè)干細胞只能制造屬于一種組織的細胞

除了使用干細胞外，再生還可以通過(guò)使已停止分裂的分化細胞“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(yú)的心臟再生中，其中稱(chēng)為心肌細胞的心肌細胞分裂以補充缺失的心臟組織。

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

未來(lái)研究和再生醫學(xué)

通過(guò)定義再生復雜身體部位的干細胞的特性，科學(xué)家們正在了解損傷如何導致這些干細胞再生缺失的部位，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應用于新型醫學(xué)治療成為可能。

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

組織干細胞：火蜥蜴和青蛙使用的組織干細胞可能與我們自己的組織干細胞非常相似，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)物在其成年組織內保留了一種地圖，告訴細胞它們在哪里以及它們應該是什么。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)物體內究竟缺少或阻斷了什么，以及這些信息是否可以恢復以指導干細胞參與醫學(xué)應用的再生。

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

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