什么是再生医学？再生医学的工作原理是什么？

什么是再生医学：再生医学领域，科学家们正在寻找类似于帮助身体自愈机制的疗法和策略，帮忙人类延长生命。再生医学在20世纪90年代首次兴起，当时组织工程在干细胞研究和皮肤移植等变得流行。

再生医学的目标是替换或重新启动因疾病、损伤、年龄或其他问题而受损的组织或器官，而不是通过药物和程序来治疗症状。

再生发生在三个层面：

• 分子：这包括构成身体的小分子，如DNA、脂肪和碳水化合物。
• 细胞：包括神经元或轴突等细胞结构，它们负责人体内的细胞生长和繁殖。
• 组织：包括血液、皮肤、骨骼或肌肉。

我们身体的某些部位在受伤后可以很好地自我修复，但其他部位则根本无法修复。我们当然不能再生整条腿或手臂，但有些动物可以再生——或再生——整个身体部位。那么我们可以从这些再生动物身上学到什么呢？

我们目前知道什么？

蝾螈、真涡虫和许多其他物种会再生受损或缺失的身体部位。这是重生。

一些人体器官，例如肝脏和皮肤，在受损时也会再生。

使用多能干细胞或组织特异性干细胞，再生可以以多种不同方式发生。有些再生完全没有干细胞（例如斑马鱼心脏的再生）。

研究其他物种的再生将帮助我们了解人体如何自愈和自我修复。这可以帮助研究人员开发再生药物，以帮助人体更充分地康复。

你可知道？

一只年轻的蝾螈可以在大约五周内重新长出整条腿。

研究人员在研究什么？

研究人员正在研究再生的许多方面，从开启再生过程的信号到为什么人类干细胞不能像蝾螈那样再生。

许多科学家有兴趣了解是什么促进干细胞形成胚基，即干细胞在组织损伤点的积累。

目前再生医学的挑战是什么？

对蝾螈等动物的研究也试图确定干细胞如何知道身体的哪些部位需要再生以及它们在身体“地图”中的位置，而哺乳动物的干细胞则不能做到这两点。

研究人员非常有兴趣了解什么信号在需要再生时将干细胞“打开”，而在不需要时将其“关闭”。

再生医学与动物

有许多动物在截肢或受伤后可以再生出具有完整功能和形态的复杂身体部位。扁虫或真涡虫等无脊椎动物（没有脊髓的动物）可以从尾部再生出头部，也可以从头部再生出尾巴。

在脊椎动物（有脊髓的动物）中，鱼可以再生部分大脑、眼睛、肾脏、心脏和鳍。青蛙可以像蝌蚪一样再生四肢、尾巴、大脑和眼睛组织，但不能像成年一样。蝾螈一生都可以再生四肢、心脏、尾巴、大脑、眼组织、肾脏、大脑和脊髓。

这些再生动物如何重新长出如此复杂的结构？

截肢后，干细胞在损伤部位积聚在称为胚基的结构中。正在进行的研究的一个重要课题是来自损伤部位的信号如何导致干细胞形成胚基并开始分裂以重建缺失的部分。那么干细胞本身呢？动物是否在胚细胞中使用单一类型的干细胞，它可以分化成许多不同类型的组织（称为多能干细胞）。或者是一组独立的干细胞负责制造构成新身体部位所需的每一种不同组织。

肢体再生的可能性： 是否有一种干细胞负责制造所需的所有不同组织 (A)？或者是否有一组独立的干细胞负责制造每一种不同的组织？

再生医学与人类

再生医学是指受损或缺失的器官部分从剩余组织中再生。作为成年人，人类可以再生一些器官，比如肝脏。如果部分肝脏因疾病或受伤而丢失，肝脏会恢复到原来的大小，但不是原来的形状。而我们的皮肤也在不断更新和修复。不幸的是，许多其他人体组织不会再生，再生医学的目标是找到启动体内组织再生或设计替代组织的方法。

虽然许多形式的再生医学研究仍在进行中，但有些已经投入使用。其中之一是干细胞疗法。这是科学家们在实验室里培育专门的干细胞的时候。根据需要，可以指导他们像某些类型的细胞一样工作，比如心脏、血液或神经中的细胞。

例如，如果你患有心脏病，这些实验室制造的心肌细胞可以用作移植组织，帮助修复或替换受损的心脏细胞。

最近对不同再生动物的研究表明，有多种干细胞策略可以再生由多种组织构成的身体部位，例如肌肉、神经和皮肤。如果我们了解这些动物用于再生成体组织的原理和分子，那么这些经验教训是否可以应用于再生或改造人体组织？

美国科学家Peter Reddien的研究小组最近解决了涡虫（扁虫）再生中一个长期存在的问题——单个干细胞能否再生出整个动物？答案是肯定的，可以。这表明成年涡虫具有多能干细胞——可以制造动物体内所有细胞类型的细胞。这些多能细胞如何在扁虫体内得到控制，使其不形成肿瘤，这是几个研究小组目前正在研究的一个重要问题。

但并非所有动物都使用多能细胞进行再生。再生青蛙尾巴和蝾螈肢体的干细胞具有与涡虫干细胞截然不同的特性。在这些动物中，每个组织——例如肌肉、神经或皮肤——都有自己的一组干细胞，这些干细胞只会在该特定组织中产生不同类型的细胞。

换句话说，肌肉干细胞不能制造皮肤，皮肤干细胞也不能制造肌肉。这些多能组织特异性干细胞可能与我们体内更新或修复皮肤或肌肉等组织的干细胞非常相似。为什么这样的干细胞可以再生蝾螈的整个肢体，但只能修复我们体内单一组织类型的损伤？这是科学家们现在正在研究的另一个问题。

蝾螈肢体再生： 蝾螈使用组织特异性干细胞再生受损肢体——每个干细胞只能制造属于一种组织的细胞

除了使用干细胞外，再生还可以通过使已停止分裂的分化细胞“返回”分裂和繁殖以替代丢失的组织来发挥作用。这最近已被证明发生在斑马鱼的心脏再生中，其中称为心肌细胞的心肌细胞分裂以补充缺失的心脏组织。

这种再生现象也在新生小鼠心脏中发现，但随着小鼠成熟而迅速消失。需要更多的研究来了解分化的细胞如何分裂和产生新的心脏组织，以及为什么这种能力在人类中丧失。

未来研究和再生医学

通过定义再生复杂身体部位的干细胞的特性，科学家们正在了解损伤如何导致这些干细胞再生缺失的部位，而不仅仅是形成疤痕组织。未来的研究可能使将这些知识应用于新型医学治疗成为可能。

多能干细胞：涡虫的多能干细胞与哺乳动物胚胎干细胞或诱导多能干细胞有多相似？通过研究真涡虫，或许我们将深入了解如何控制人类胚胎干细胞来替换我们自己身体的一部分。

组织干细胞：火蜥蜴和青蛙使用的组织干细胞可能与我们自己的组织干细胞非常相似，那么为什么它们可以再生整个肢体而我们形成疤痕呢？正在进行的研究表明，再生动物在其成年组织内保留了一种地图，告诉细胞它们在哪里以及它们应该是什么。这张地图的一部分可能在哺乳动物中丢失了，或者我们的干细胞可能已经失去了读取地图的能力。研究人员希望找出哺乳动物体内究竟缺少或阻断了什么，以及这些信息是否可以恢复以指导干细胞参与医学应用的再生。

分化细胞：我们能否像斑马鱼那样，使成年分化细胞（如心肌细胞）再次开始分裂？重要的是找出为什么哺乳动物的心脏细胞会失去这种能力，以及它是否可以恢复。

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