多篇文章深度解讀組織再生領域突破性進展

據報道，全世界每年約有上千萬人遭受著各種形式的創傷，有數百萬人因在疾病康復過程中重要器官發生纖維化而導致功能喪失，而且有數十萬人迫切希望進行各種器官移植。

在機體損傷和疾病康復過程中，受損的組織和器官進行修復與重建如今仍然是科學家們所面對的重大難題。當然組織再生領域的研究也一直是科學家們進行的一項重大研究課題，經過多年的研究努力，科學家們在組織再生領取取得了一定的研究成果，比如來自美國的研究人員就通過研究發現，低氧誘導因子HIF-1a信號途徑能夠實現小鼠組織的自發性再生，而這一過程完全不需要額外的幹細胞作用。

那麼近年來在組織再生研究領域科學家們取得了多少可喜的研究成果呢？本文中小編對此了盤點，分享給各位！

【1】Science：神奇！與過敏症相關聯的T細胞也能促進組織再生！

doi：10.1126/science.aad9272

在一項新的研究中，來自美國約翰霍普金斯大學和肯尼迪-克里格研究所（Kennedy Krieger Institute）的研究人員報道，與過敏症相關聯的免疫細胞當與生物材料支架（biomaterial scaffold）配合使用時會直接讓小鼠肌肉損傷癒合。這一發現進一步證明免疫系統不僅在抵抗傳染性疾病和其他疾病中發揮著關鍵作用，而且也在損傷後啟動癒合過程中發揮著關鍵作用。研究人員也指出這些設計出的生物材料支架與免疫細胞「形成搭檔」時能夠更加有效地促進癒合。相關研究結果發表在2016年4月15日那期Science期刊上，論文標題為「Developing a pro-regenerative biomaterial scaffold microenvironment requires T helper 2 cells」。

論文通信作者、約翰霍普金斯大學醫學院眼科學與生物醫學工程教授Jennifer Elisseeff博士說，「在之前的研究中，我們已觀察到對植入到不同的組織或環境中的相同生物材料做出的不同免疫反應，這讓我們有興趣研究生物材料會如何刺激免疫系統，促進再生。我們仍然有很多地方需要學習，但是這項研究在設計生物材料引發有益的免疫反應方面邁進了一步。」

【2】Natue：發現促進組織再生的增強子元件

doi：10.1038/nature17644

如果追蹤我們的進化樹回到它的樹根---在腮脫落或對生拇指產生很久以前---的話，那麼很可能發現一種共同的祖先具有令人吃驚的再生失去的身體部分的能力。

這種祖先的幸運後代，包括如今的蠑螈或斑馬魚，仍然能夠實現這一壯舉，但是人類在幾百萬年的進化過程中喪失了許多再生能力。

為了努力理解這種喪失，研究人員構建出一個基因列表，這個列表中的基因能夠讓具有再生能力的動物重新長出剪斷的尾巴或修復受損的組織。令人吃驚的是，他們發現在這些動物的再生中發揮重要作用的基因也在人類中具有對應的基因版本。關鍵的差別可能並不在於這些基因本身，而在於損傷期間調節這些基因如何被激活的DNA序列。

【3】Biomaterials PNAS：使用納米分子抗炎藥物使組織再生

doi：10.1073/pnas.1220764110

任何個體在受傷後可能會產生後效應，包括疼痛、腫脹和發紅。這些跡象表明身體是在抵抗傷害。當體內組織被破壞時生物程序就會被激活援助組織再生。炎症反應作為一種保護機制促使組織修復和再生，幫助身體治癒創傷和燒傷。然而，相同的機制下當體外異物被引入時可能會干擾治療，例如當人工合成材料為了真皮修復而移植到皮膚上時。在這種情況下，炎症可能導致組織纖維化，組織纖維化會形成一個適當的生理功能的障礙。

研究小組的 Arun Sharma博士一直致力於創新組織再生的方法，以改善患有膀胱功能障礙患者的生活。他們的一項突破性進展是一種醫療模式，該模式使用來自捐獻者骨髓中的幹細胞再生膀胱，這項研究發表在2013年《國家科學院學報》雜誌上。

【4】Acta Biomat：開發出可促進機體神經組織再生的新型網格纖維結構

doi：10.1016/j.actbio.2017.02.004

近日，一項刊登在國際雜誌Acta Biomaterialia上的研究報告中，來自日本大阪大學的研究人員通過研究開發出了一種網格結構，其能夠被纏繞在損傷的周圍神經組織上來幫助促進損傷神經的再生並且恢復其功能。

這種網格結構非常柔軟且能夠在機體中降解，其中摻入了對神經系統功能正常發揮非常關鍵的維生素B12。當網格結構被用於治療大鼠損傷的坐骨神經時，其能夠促進神經組織再生並且恢復大鼠機體的運動和感覺功能，目前研究人員正在考慮將這種新型結構應用於臨床中用來治療諸如腕管綜合症（CTS）等周圍神經病症。

此前研究人員所開發的人工神經導管組織能夠用來治療周圍神經損傷，但其只不過能夠在損傷位點之間形成交聯，並不會促進神經組織的快速再生；此外，在很多患者中其應用也非常受限制；但維生素B12卻能夠促進神經再生，但口服維生素B12卻並沒有太大作用，而且目前並沒有可用設備能夠將維生素B12直接運輸到機體受影響的位點，因此研究人員或許有望開發出此類醫學設備來幫助很多遭受神經損傷但並未失去神經連續性的患者進行神經組織的再生過程。

【5】Nat Biomed Eng：突破！科學家利用幹細胞成功再生出心臟外層結構

新聞閱讀：Researchers use stem cells to regenerate the external layer of a human heart

近日，刊登在國際雜誌Nature Biomedical Engineering上的一項研究報告（doi：10.1038/s41551-016-0003）中，來自美國賓夕法尼亞州立大學的研究人員通過研究利用幹細胞成功再生出了人類心臟的心外膜細胞；研究者表示，早在2012年，我們就發現如果能夠利用化學物質處理人類幹細胞，使其連續激活幹細胞並且抑制Wnt信號通路，就會促進幹細胞轉變成為心肌細胞，心肌作為心臟三層結構中的中間一層結構，其非常厚實，能夠通過收縮向機體各部供血。

Wnt信號通路是由蛋白質組成的一種特殊的信號轉導途徑，其能夠利用細胞表面受體將信號傳入細胞內部。Xiaojun Lance Lian教授表示，我們需要為心臟祖細胞（cardiac progenitor cells）提供額外的信息使其轉化成為心外膜細胞，但在這項研究之前，我們並不清楚這種特殊的信息是什麼，如今通過研究發現，如果能夠再次激活細胞中的Wnt信號通路，我們就能夠重新驅動心臟祖細胞轉變成為心外膜細胞，而不是心肌細胞。

這項研究或許能夠幫助研究人員對機體整個心臟壁進行再生，通過形態學的評估和功能性的分析，研究者發現，製造出的心外膜細胞同人類機體中和實驗室生長的心外膜細胞非常相似。那麼最為關鍵的一點就是如何將心臟祖細胞轉變成為心臟的心內膜細胞（心臟內層細胞），目前研究人員正在努力對該問題進行攻克。

【6】PNAS：突破性發現！抗癌藥物或有望促進心臟組織再生

doi：10.1073/pnas.1621346114

日前，一項刊登在國際雜誌Proceedings of the National Academy of Sciences上的研究報告中，來自德州大學西南醫學中心(UT Southwestern Medical Center)的研究人員通過研究發現，一種新型抗癌製劑或有望促進損傷的心肌組織進行再生，相關研究或為開發抑制充血性心力衰竭的新型療法提供新的思路。

機體中的很多組織或細胞，比如血細胞以及腸道內壁組織都會在人的一生中持續再生，而其它組織，比如心臟組織則不會，因為心臟無法進行自我修復，而由心臟病發作引發的心臟損傷就會產生永久性的疤痕組織，這些損傷會頻繁導致心臟功能的嚴重弱化，也就是引發心力衰竭。

多年以來，科學家Lawrence Lum及其同事一直在從事研究開發靶向作用Wnt信號分子的癌症藥物，這些信號分子對於組織再生非常重要，但卻會經常誘發癌症；人類機體中Wnt蛋白產生的關鍵就是Porcn酶（豪豬酶，porcupine enzyme），之所以對其這樣命名，是因為缺失該基因的果蠅胚胎組織的結構類似豪豬，目前研究人員已經開發出了Porcn酶的抑制劑。

【7】Nature：重大突破！科學家發現低氧環境或許會誘發心臟再生！

doi：10.1038/nature20173

正常健康的心肌必須有富含氧氣的血液供給，但近日一項刊登於Nature雜誌上的研究報告中，來自西南醫學中心的研究人員通過研究發現，將小鼠置於極端缺氧的環境中時小鼠也能夠進行心肌再生。

文章中，研究者將小鼠生存環境中所呼吸的氧氣的比例逐漸降低到7%（相當於珠穆朗瑪峰山頂的氧氣濃度），當小鼠在低氧環境中生存兩周後，其機體的心肌細胞開始發生分裂和生長了，正常情況下在成體哺乳動物中心肌細胞並不能夠進行分裂。此前研究者通過研究發現，新生哺乳動物的心臟有能力再生，這就類似於皮膚在損傷後能夠自我修復一樣，但隨著動物年齡增長，在接下來的數周內，動物機體的心肌再生能力就會失去，也就是說心肌細胞必須「沐浴」在心臟種的富氧環境中。

研究者Hesham Sadek教授說道，成年人的心臟在心臟病發作後並沒有能力進行任何深度修復，這也就是為何心臟病發作對機體會產生永久性的影響，雖然有悖常理，本文研究中研究者發現，明顯降低氧氣的暴露或許會避開因氧氣而引發的細胞損傷，從而就會開啟細胞的分裂模式，導致心臟再度生長。

【8】PNAS：可用於心臟再生的創新性「工具」

doi：10.1073/pnas.1608256113

心血管疾病是引發美國人群死亡的主要原因，每年都有四分之一的人死於心血管疾病，而且患者心臟病發作後5年的生存率不如大多數癌症，目前患者遭遇的最大問題就是其機體並不能進行有效的損傷後修復，近日來自休斯頓大學的研究者通過研究在此領域獲得了巨大進展。研究者開發了一種新型策略來幫助患者進行心臟肌肉的再生，相關研究刊登於國際雜誌PNAS上。

人類的心臟是一種並不能進行再生的器官，而且心肌細胞的數量會隨著年齡增長而不斷下降，在損傷期間細胞就會流失，比如心臟病發作等，損傷的細胞通常會被結締組織移除，這稱之為纖維化過程，該過程會導致心臟泵血功能的卻是，而這就是心臟疾病同癌症一樣死亡率較高的主要原因。

為了找到一種解決方法，研究者Liu和其同事對胚胎中心臟形成的機制進行了研究，他們非常好奇他們所發現的新型調節子是否能夠將人類的成纖維細胞轉化為心臟肌肉細胞。研究者Schwartz說道，我們首次通過研究來將人類的成纖維細胞轉化為心肌細胞，而且我們希望這些microRNA調節子應該具有潛在的活性。

【9】Nat Med：科學家首次成功利用幹細胞完成脊髓再生，或可用於治療癱瘓

原文報道：To diagnose autism， we should be watching the eyes

最近，科學家們首次通過向大鼠移植幹細胞並引起脊髓局部組織的再生，從而使它們重新獲得自主運動能力。雖然這一技術還無法立即適用於人類的脊椎損傷治療。不過，該研究打破了研究者們一直以來的傳統看法：脊髓神經細胞無法再生。

起到功能的關鍵細胞叫做"脊髓皮質軸突"，對於人類來說這部分細胞是最重要的"馬達系統"。"此前該移植技術從未成功過"，來自UCSD的研究者之一Mark Tuszynski說道："許多人，包括我們，此前做了很多努力，但是都失敗了"。

通過直接向受傷的大鼠體內移植幹細胞並誘導分化成為脊髓細胞，這些動物的前肢運動能力得到了明顯的增強。這些部分癱瘓的小鼠能夠完成伸爪以及抓握動作。該結果打破了此前學界普遍認為的皮質脊髓神經元無法再生的觀念。

【10】Nature Communications：肺組織損傷後靈巧再生

doi：：10.1038/ncomms7727

一項新的合作研究描述了肺組織損傷後再生的方式。再生的細胞並不是典型的幹細胞，而是成熟的肺細胞在響應傷害時做出的反應。來自賓夕法尼亞大學和杜克大學的研究人員發現，證實肺組織的修複比原來所認為的更加靈巧。這篇研究成果發表在最新的Nature Communications。

肺泡中的兩種呼吸道細胞具有非常不同的功能。長而細的1型細胞，是氣體（氧氣和二氧化碳）交換的場所。2型細胞分泌表面活性劑，有助於保持氣道開放。

研究人員在小鼠模型中發現這兩種類型的細胞擁有相同的前體幹細胞起源。接下來，研究小組在小鼠模型中取出部分肺組織並進行單細胞培養，以研究肺細胞再生的可塑性。他們發現，1型細胞可以變成2型細胞，反之亦然。

杜克大學的研究小組之前已經闡述過2型細胞有在成年小鼠充當祖細胞的功能，可分化成氣體交換型的1細胞。不過沒有報道1型細胞也有類似的能力。於是他們決定測試1型細胞，並發現大約三周後，1型細胞在各種再生模型下，都轉變為2型細胞，新的細胞填充了被損傷的肺區域。這個過程隨後被證實與TGFβ信號調控有關。（生物谷Bioon.com）

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