4月29日，國家科技部發(fā)布了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“干細(xì)胞研究與器官修復(fù)”重點(diǎn)專項(xiàng)2022年度項(xiàng)目申報(bào)指南。

根據(jù)此前發(fā)布的申報(bào)指南（征求意見稿），2022年度指南圍繞干細(xì)胞命運(yùn)調(diào)控及機(jī)理、干細(xì)胞與器官的發(fā)生和衰老、器官的原位再生及其機(jī)理，復(fù)雜器官制造與功能重塑、基于干細(xì)胞的疾病模型等5個(gè)重點(diǎn)任務(wù)進(jìn)行部署。其中干細(xì)胞及器官衰老的干預(yù)技術(shù)研究是重點(diǎn)方向之一。
?

?

今天我們就一起來看看，對于干預(yù)衰老及器官修復(fù)，干細(xì)胞技術(shù)都取得了哪些進(jìn)展？

干預(yù)衰老的新手段迫在眉睫

人固有一死，衰老是生命過程的一個(gè)階段，所有生物都遵守這一自然規(guī)律。據(jù)WHO數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)[1]，2019年全世界60歲及以上老年人口為10億。到2030年，這一數(shù)字將增加到14億，到2050年，這一數(shù)字將增加到21億。老齡化速度如此之快，人們越來越渴望延緩衰老以及健康地衰老。因此，尋找干預(yù)衰老的新手段迫在眉睫！

?

衰老表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)變化和功能減退。其中，再生修復(fù)能力降低是老化的主要特征。隨著年齡的增長，人體組織中各種細(xì)胞的老化是機(jī)體再生修復(fù)能力下降的主要原因。

在研究中，通常利用干細(xì)胞的分化能力、旁分泌效應(yīng)等機(jī)制來發(fā)揮抗衰老的作用。另外，衰老常常意味著成體干細(xì)胞的減少，干細(xì)胞功能的失衡，如果通過干細(xì)胞移植的手段重新恢復(fù)成體干細(xì)胞的活力，這或是抵抗衰老研究常用的手段。

近年來，間充質(zhì)干細(xì)胞在衰老相關(guān)性疾病的治療研究中取得了許多研究成果，這些疾病包括腫瘤、2型糖尿病、心血管疾病和神經(jīng)退化性疾病等。

干細(xì)胞通過多種途徑來干預(yù)衰老

研究發(fā)現(xiàn)，干細(xì)胞通過多種機(jī)制幫助機(jī)體抵抗衰老：

?

圖片來自文獻(xiàn)[2]

?

1.再生修復(fù)功能，干細(xì)胞增殖并分化成不同的功能細(xì)胞，以取代老化和受損的細(xì)胞，維持組織和器官的完整結(jié)構(gòu)和正常功能。

?2.微環(huán)境調(diào)節(jié)劑，干細(xì)胞可以分泌各種生物活性蛋白，包括生長因子、細(xì)胞因子等，并通過細(xì)胞間信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)在組織和器官中給不同細(xì)胞提供生物學(xué)信息。例如，間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)可以分泌內(nèi)皮生長因子，啟動(dòng)微血管內(nèi)皮祖細(xì)胞增殖和微血管再生；MSCs還可以分泌調(diào)節(jié)免疫功能的細(xì)胞因子等。

干細(xì)胞技術(shù)在肌膚抗衰老領(lǐng)域的研究應(yīng)用

人體器官的外觀隨著年齡的增長而變化，其中最明顯的是面部衰老。如今，不僅是女性，許多男性也十分關(guān)注自己的外貌改變，人人愛美的時(shí)代已經(jīng)到來。面部老化是一個(gè)復(fù)雜的過程，既會影響面部的形狀，也會影響面部紋理，如干燥、粗糙、失去光澤和皺紋。

圖片來自文獻(xiàn)[3]

近年來，科學(xué)家們利用干細(xì)胞及其衍生物在對抗肌膚衰老的研究中取得了一定的突破?；A(chǔ)研究表明[3]，MSCs在紫外線誘導(dǎo)的皮膚老化中可發(fā)揮激活真皮成纖維細(xì)胞（HDF）增殖、合成膠原蛋白、減少基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）、抗氧化應(yīng)激等作用。

?

一項(xiàng)臨床試驗(yàn)[4]將脂肪干細(xì)胞條件培養(yǎng)基（ASC-CM）以及胎盤干細(xì)胞條件培養(yǎng)基（PSC-CM）注射到面部皮膚，結(jié)果顯示其極大地改善了面部狀況，如紅斑和黑色素等。在對條件培養(yǎng)基成分進(jìn)行檢測后發(fā)現(xiàn)其中含有轉(zhuǎn)化生長因子-β、血小板衍生生長因子、成纖維細(xì)胞生長因子和血管生成血管內(nèi)皮生長因子等，在皮膚重塑和再生中具有重要的功能意義。

?

干細(xì)胞正慢慢突破器官再造的難題
?

人體各組織器官對于疾病都有一定的耐受能力，但是當(dāng)疾病打擊超過人體所能承受能力時(shí)，就會對組織器官造成不可逆的損害，最終甚至導(dǎo)致死亡。對其器官組織衰竭治療的必殺技就是器官移植，但是器官移植面臨供體短缺，費(fèi)用昂貴以及終身需要免疫排斥等問題。目前，組織工程學(xué)是一門結(jié)合細(xì)胞生物學(xué)和材料科學(xué)用于體外或體內(nèi)構(gòu)建組織或器官的新興學(xué)科，有望解決器官再造中的諸多問題。

?

目前，干細(xì)胞因其在體外增殖和分化的能力而成為組織工程的最佳種子細(xì)胞。如干細(xì)胞體外誘導(dǎo)分化為神經(jīng)細(xì)胞，可作為組織工程中神經(jīng)纖維的組成細(xì)胞。干細(xì)胞分化出的肝細(xì)胞可以成為“迷你肝”的種子細(xì)胞。此外，隨著生物材料、干細(xì)胞和組織微陣列技術(shù)的發(fā)展，人類將在體外創(chuàng)造人體的“真實(shí)器官”，并為患者提供組織工程器官進(jìn)行替代，如組織工程皮膚和血管等[2]。

?

圖片來自文獻(xiàn)[5]

?

?目前，利用以干細(xì)胞為基礎(chǔ)的組織工程學(xué)已經(jīng)在體外再造出仿生耳，胰島以及骨和軟骨等，并進(jìn)行了初步的動(dòng)物及臨床試驗(yàn)。我國學(xué)者進(jìn)行的一項(xiàng)研究[5]將3D打印技術(shù)和細(xì)胞培育技術(shù)結(jié)合，在體外重建了“新耳朵”，而后將其移植到5名先天性小耳畸形兒童身上，并進(jìn)行耳朵重建?！靶露洹痹谕庑闻c性能方面與另一只耳朵高度相似，極大程度改善了這些兒童的外貌。

?

展望：

細(xì)胞治療無疑是當(dāng)今的熱點(diǎn)之一，利用干細(xì)胞，能夠幫助機(jī)體恢復(fù)器官的功能與活力。經(jīng)過一段時(shí)間的發(fā)展，干細(xì)胞抗衰老不再是一個(gè)籠統(tǒng)的概念，已經(jīng)發(fā)展到干細(xì)胞對衰老相關(guān)疾病的干預(yù)階段，如干細(xì)胞對阿爾茲海默癥的療效，干細(xì)胞對白內(nèi)障的治療效果等。盡管實(shí)現(xiàn)“長生不老”還有待進(jìn)一步的探討，但干細(xì)胞與衰老相關(guān)疾病的一系列研究透露出來的積極信號表明，在不久的將來，我們可以實(shí)現(xiàn)“健康”的衰老，不受疾病折磨！

參考文獻(xiàn)：

[1]https://www.who.int/health-topics/ageing#tab=tab_1

[2]Yu Y. Application of Stem Cell Technology in Antiaging and Aging-Related Diseases.?Adv Exp Med Biol. 2018;1086:255-265.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30232764/

[3]Gentile P, Garcovich S. Adipose-Derived Mesenchymal Stem Cells (AD-MSCs) against Ultraviolet (UV) Radiation Effects and the Skin Photoaging.?Biomedicines. 2021;9(5):532. Published 2021 May 11.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34064624/

[4]Gaur M, Dobke M, Lunyak VV. Mesenchymal Stem Cells from Adipose Tissue in Clinical Applications for Dermatological Indications and Skin Aging.?Int J Mol Sci. 2017;18(1):208. Published 2017 Jan 20.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28117680/

[5]Zhou G, Jiang H, Yin Z, et al. In Vitro Regeneration of Patient-specific Ear-shaped Cartilage and Its First Clinical Application for Auricular Reconstruction.?EBioMedicine. 2018;28:287-302.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29396297/

[6]Shaim H, Shanley M, Basar R, et al. Targeting the αv integrin/TGF-β axis improves natural killer cell function against glioblastoma stem cells.?J Clin Invest. 2021;131(14):e142116.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34138753/