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制的療法和策略，幫忙人類延長生命。再生醫(yī)學(xué)在20世紀90年代首次興起，當(dāng)時組織工程在干細胞研究和皮膚移植等變得流行。

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

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。
• 細胞：包括神經(jīng)元或軸突等細胞結(jié)構(gòu)，它們負責(zé)人體內(nèi)的細胞生長和繁殖。
• 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法修復(fù)。我們當(dāng)然不能再生整條腿或手臂，但有些動物可以再生——或再生——整個身體部位。那么我們可以從這些再生動物身上學(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，在受損時也會再生。

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。有些再生完全沒有干細胞（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，從開啟再生過程的信號到為什么人類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干細胞形成胚基，即干細胞在組織損傷點的積累。

目前再生醫(yī)學(xué)的挑戰(zhàn)是什么？

對蠑螈等動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，而哺乳動物的干細胞則不能做到這兩點。

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

再生醫(yī)學(xué)與動物

有許多動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。扁蟲或真渦蟲等無脊椎動物（沒有脊髓的動物）可以從尾部再生出頭部，也可以從頭部再生出尾巴。

在脊椎動物（有脊髓的動物）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。

這些再生動物如何重新長出如此復(fù)雜的結(jié)構(gòu)？

截肢后，干細胞在損傷部位積聚在稱為胚基的結(jié)構(gòu)中。正在進行的研究的一個重要課題是來自損傷部位的信號如何導(dǎo)致干細胞形成胚基并開始分裂以重建缺失的部分。那么干細胞本身呢？動物是否在胚細胞中使用單一類型的干細胞，它可以分化成許多不同類型的組織（稱為多能干細胞）?；蛘呤且唤M獨立的干細胞負責(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： 是否有一種干細胞負責(zé)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(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，肝臟會恢復(fù)到原來的大小，但不是原來的形狀。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再生，再生醫(yī)學(xué)的目標是找到啟動體內(nèi)組織再生或設(shè)計替代組織的方法。

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)家們在實驗室里培育專門的干細胞的時候。根據(jù)需要，可以指導(dǎo)他們像某些類型的細胞一樣工作，比如心臟、血液或神經(jīng)中的細胞。

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

最近對不同再生動物的研究表明，有多種干細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物用于再生成體組織的原理和分子，那么這些經(jīng)驗教訓(xùn)是否可以應(yīng)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（扁蟲）再生中一個長期存在的問題——單個干細胞能否再生出整個動物？答案是肯定的，可以。這表明成年渦蟲具有多能干細胞——可以制造動物體內(nèi)所有細胞類型的細胞。這些多能細胞如何在扁蟲體內(nèi)得到控制，使其不形成腫瘤，這是幾個研究小組目前正在研究的一個重要問題。

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

換句話說，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(nèi)更新或修復(fù)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問題。

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，其中稱為心肌細胞的心肌細胞分裂以補充缺失的心臟組織。

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中喪失。

未來研究和再生醫(yī)學(xué)

通過定義再生復(fù)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(dǎo)致這些干細胞再生缺失的部位，而不僅僅是形成疤痕組織。未來的研究可能使將這些知識應(yīng)用于新型醫(yī)學(xué)治療成為可能。

多能干細胞：渦蟲的多能干細胞與哺乳動物胚胎干細胞或誘導(dǎo)多能干細胞有多相似？通過研究真渦蟲，或許我們將深入了解如何控制人類胚胎干細胞來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肢體而我們形成疤痕呢？正在進行的研究表明，再生動物在其成年組織內(nèi)保留了一種地圖，告訴細胞它們在哪里以及它們應(yīng)該是什么。這張地圖的一部分可能在哺乳動物中丟失了，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)干細胞參與醫(yī)學(xué)應(yīng)用的再生。

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

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