再生医学概论

➢ 全能干细胞(totipotent)
➢ 多能干细胞(pluripotent)
➢ 单能干细胞(multipotent)
➢ 亚全能干细胞 （postembryonic pluripotent ）
干细胞与再生
再生策略 ➢动员组织器官自身的干细胞增殖、分化 ➢外源性（异体和自体）干细胞移植 ➢组织工程构建的种子细胞
再生医学的定义
再生医学是指通过研究机体正常的组织特 征与功能、受创伤修复与再生机制及干细胞 分化机制，寻找有效的生物治疗文涛，促进 机体自我修复与再生，或构建出新的组织与 器官，以改善或恢复损伤组织和器官功能的 科学。
再生医学的定义
再生医学是利用生物学及工程学的理论和 方法，创造出丢失或功能损害的组织和器 官，使其具备正常组织和器官的结构和功 能。
再生的生物学机制
代偿性增生 成体干细胞活化 成熟细胞去分化
再生模式
新建再生 epimorphosis 变形再生 morphallaxis
人体大部分器官的修复方式
炎症反应
瘢痕形成
➢ 通过成纤维结节的塑性形成胶原疤痕，完成修复。 ➢ 纤维组织缺乏正常组织的功能, 只能维持组织存
在的最基本要求。如何防止组织的纤维修复代之 以再生修复, 最大程度地恢复组织功能就成为人 类医学研究的重点之一, 也由此诞生了再生医学。
干细胞的定义
干细胞的特征
➢本身不是处于分化 途径的终端
➢能无限地增殖分裂 ➢可连续分裂几代，
也可在较长时间内 处于静止状态
干细胞的特征
通过两种方式生长： ➢对称分裂 ➢非对称分裂
干细胞的分类
按发育状态
按分源自文库潜能
➢ 胚胎干细胞 (embryonic stem cells, ECs)
➢ 成体干细胞 (adult stem cells)
干细胞与再生
1999年Goodell等人用肌肉来源的干细胞 在小鼠体内分化成各种血细胞。这表明成体 干细胞在一定的微环境的作用下，可以横向 分化为需要的细胞和组织，从而起到极其有 效的治疗作用。
干细胞与再生
干 细 胞 与 再 生
干细胞与再生
2006年日本京都大学Shinya Yamanaka领导的实验 室在世界著名学术杂志《细胞》上率先报道了iPS的研 究。
是生物学、基础医学、临床医学、材料学 的交叉学科，甚至涉及社会伦理学
再生医学的研究内容
促进组织器官再生
➢ 物理治疗促进再生 微波、直流电刺激、磁场、热疗、光疗等促进再生
➢ 细胞移植促进再生 组织细胞、干细胞
➢ 再生医学材料促进再生 再生医学材料是指植入体内后能引发机体的自我再生修复
机制的智能材料或功能材料。主要有：①生物源材料，②改性的 合成材料，③纳米材料等。 ➢ 再生医学药物促进再生
再生医学概论
杨向群
第二军医大学人体解剖学教研室 第二军医大学生物医学工程研究所 第二军医大学再生医学研究中心
普罗米修斯（Prometheus）
孙悟空拔毛变猴
再生现象
自然界的普遍现象
再生现象
自然界的普遍现象
将片蛭切断 后，如果切掉的 是头，头部将在 该位置再生；如 果切掉的是尾， 尾巴将在该位置 再生。
生物活性因子、改善微环境、微量元素、中药促进再生等。
再生医学的主要研究内容
➢干细胞：再生医学的灵魂 ➢组织工程：再生医学的基本手段 ➢生长因子：再生的“催化剂” ➢基因治疗：改变细胞再生和功能的策略
再生医学与干细胞的关系
片蛭之所以头部和尾部都能再生，就是 因为它全身都存在干细胞。干细胞向切断的 部位移动，通过增殖和分化，就完成了片蛭 再生的全过程。
他们把Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4这4种转录因 子引入小鼠胚胎或皮肤纤维母细胞，发现可诱导其发 生转化，产生的iPS细胞在形态、基因和蛋白表达、 表观遗传修饰状态、细胞倍增能力、类胚体和畸形瘤 生成能力、分化能力等都与胚胎干细胞极为相似。
干细胞与再生
2007年11、12月Yamanaka研究团队再次 成功地利用3-4个基因导入人类皮肤细胞病将 其成功地转变成 iPS细胞。
重建（reconstraction） 重塑（remodeling） 康复（rehabilitation）
再生机制的研究
新生的片蛭细胞是否会生成一个整体？ 同是两栖动物的蝾螈、青蛙和蝌蚪的再生
能力为什么不同？ 人类为什么不能再生肢体？
这些问题的研究有助于人类解决损伤、 病变或老化组织、器官或者肢体的再生。
传统的医疗模式
药物治疗 手术治疗 再生医学治疗
外科学的修复方式
切除 resection 修复 repair 替代 replacement 再生 regeneration
外科治疗的七种手段
切除（resection） 修复（repair） 再植（replantation）
置换（replacement） 再生 (regeneration)
再生现象
自然界的普遍现象
➢蝾螈的四肢、壁虎的尾 巴都具有自然再生的能 力。
➢青蛙（与蝾螈同属两栖 动物）却不具备再生的 能力，但青蛙的前身蝌 蚪却又显示出四肢再生 的能力。
再生现象
生物体的修复方式 人体潜在的再生能力
再生现象
人体潜在的再生能力 ➢附属结构的再生 ➢骨折愈合 ➢血管新生 ➢神经再生 ➢肝脏再生
干细胞与再生
➢干细胞的分离、培养、扩增、诱导分化： 方法、机制
➢诱导后细胞的功能、聚集与组织工程 ➢干细胞移植治疗：效果、机制、排斥、安
全性 ➢诱导性干细胞（重编程）iPS
干细胞与再生
1998年Wisconsin大学的James Thomson和 Johns Hopkins大学的John Gearhart从人囊胚的 内层细胞团中取得胚胎干细胞。他们把胚胎干细 胞与小鼠的骨髓间质细胞进行了共培养。结果表 明胚胎干细胞可以进行长达5个月的非分化增殖， 同时还保持着分化为滋养层组织及三种胚层组织 的能力。这为胚胎干细胞的临床应用奠定了基础。
同时，美国威斯康新的James Thomson研 究团队利用4个基因将人类体细胞重新设定变 回干细胞。
干 细 胞 与 再 生
干细胞与再生
干细胞与再生
细胞器官再生的理念突破
正常成人心肌 细胞平均每年 更新1％ ，约 40％ 的心肌 是由出生后新 生的心肌细胞 组成。