隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,、生活水平的提高及醫(yī)療條件的改善，人類的平均壽命顯著增加,。由于機(jī)體的自我更新能力隨年齡增長而下降,，因此人口老齡化不可避免伴隨著各種退行性疾病的普遍發(fā)生，如心血管疾病,、糖尿病,、老年癡呆癥等。打個比方,，人體就像一臺機(jī)器,，出生相當(dāng)于機(jī)器出廠。伴隨著這臺機(jī)器的使用,，組成機(jī)器的零件會發(fā)生不同程度的磨損,，而且使用時間越久磨損程度越厲害。機(jī)器出故障了就需要零件來修理,。遺憾的是,，組成人體這臺機(jī)器的零件很難獲得，器官移植的來源一般是死者捐獻(xiàn)的遺體,，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了日益增加的需求,。干細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)為解決這一難題提供了全新的手段。

干細(xì)胞是一類特殊的細(xì)胞,。它們可以自我更新，并且可以分化成特定類型的功能細(xì)胞,。根據(jù)來源的不同,，干細(xì)胞一般分為胚胎干細(xì)胞(embryonic stem cells)和成體干細(xì)胞(adult stem cells)。胚胎干細(xì)胞可以分化成體內(nèi)所有類型的細(xì)胞,，而成體干細(xì)胞可以分化成相應(yīng)器官的所有類型的細(xì)胞（如造血干細(xì)胞可以分化成造血系統(tǒng)所有類型的細(xì)胞）,。因此，可以先將干細(xì)胞分化成特定類型的功能細(xì)胞（如心肌細(xì)胞,、胰島細(xì)胞,、神經(jīng)細(xì)胞等），再將這些細(xì)胞移植到病人體內(nèi),，替代損傷的組織,，這就是再生醫(yī)學(xué)的基本原理。與傳統(tǒng)的藥物治療相比,，細(xì)胞治療具有以下優(yōu)勢：藥物治療往往通過干預(yù)某些信號通路來發(fā)揮作用,，而細(xì)胞治療則是用健康的細(xì)胞替代損傷的組織，更能從根本上治愈疾??；某些疾病尤其是退行性疾病,，傳統(tǒng)的藥物治療很難發(fā)揮作用，只能依賴與細(xì)胞治療,。干細(xì)胞研究和再生醫(yī)學(xué)給治療退行性疾病帶來全新的手段和希望,，引起各國政府的重視和大眾的關(guān)注，在全球掀起干細(xì)胞研究及應(yīng)用的熱潮,。隨著全球老齡化的問題日益嚴(yán)重,，細(xì)胞治療必將成為未來醫(yī)學(xué)的主流。

本文簡單介紹干細(xì)胞研究與再生醫(yī)學(xué)的現(xiàn)狀,、干細(xì)胞臨床應(yīng)用需要克服的問題及該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢,，分為多能干細(xì)胞和成體干細(xì)胞兩個部分。

多能干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)

人類的發(fā)育始于受精卵,，在早期發(fā)育的胚胎中存在一類多能性細(xì)胞,，這些細(xì)胞將發(fā)育成組成人體的各種細(xì)胞。1981年,，Martin Evans和Gail Martin分別建立了小鼠胚胎干細(xì)胞系,，而該項(xiàng)成果也讓Martin Evans和另外兩位科學(xué)家獲得了2007年的諾貝爾獎。1998年,，來自美國威斯康辛大學(xué)的Thomson JA等人在science雜志上報(bào)道首次成功建立了人胚胎干細(xì)胞系,。由于人胚胎干細(xì)胞系可以分化成人體任何一種細(xì)胞并應(yīng)用于移植，為多種困擾人類的疾病提供了全新療法,，因此該研究立即引起科學(xué)界巨大轟動,，開創(chuàng)了干細(xì)胞研究的全球浪潮。2006年,，日本京都大學(xué)教授山中伸彌（Shinya Yamanaka）等人在Cell雜志上報(bào)道通過轉(zhuǎn)染四種轉(zhuǎn)錄因子（Oct4,，Sox2，Klf4和c-Myc）將小鼠成纖維細(xì)胞重編程為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（induced pluripotent stem cells,，iPS cells）,。該方法解決了傳統(tǒng)方法建立病人特異多能干細(xì)胞的致命缺點(diǎn)（效率低，需要大量卵細(xì)胞,；建立胚胎干細(xì)胞系需要破壞胚胎,，引起道德倫理爭議；目前尚無人的核移植多能干細(xì)胞建系成功的報(bào)道）,，立即在全球掀起iPS研究的浪潮,，而山中伸彌也成為諾貝爾獎得主的熱門人選。

從人胚胎干細(xì)胞建系成功之初,，科學(xué)家們就嘗試將這類細(xì)胞分化成有功能的細(xì)胞,。通過模擬體內(nèi)發(fā)育過程，目前科學(xué)家們已經(jīng)可以將人胚胎干細(xì)胞分化成多種細(xì)胞（如神經(jīng)元,，心肌細(xì)胞,，胰島細(xì)胞,，血細(xì)胞等），甚至可以得到類似體內(nèi)組織的結(jié)構(gòu),，并在多種動物模型上驗(yàn)證這些分化得到的細(xì)胞是有功能的,。通過組織工程的手段，即將這些細(xì)胞種在生物材料上,，可以進(jìn)一步獲得組織甚至是器官,，目前已經(jīng)可以獲得人造皮膚、人造膀胱等,。

2009年,，美國食品和藥物管理局(FDA)批準(zhǔn)加州的生物技術(shù)公司杰隆（Geron）開展世界上首例基于人胚胎干細(xì)胞的臨床試驗(yàn),。該公司首先把人胚胎干細(xì)胞分化成運(yùn)動神經(jīng)元,，再將這些細(xì)胞移植到10個左右的癱瘓病人體內(nèi)，并觀察這些細(xì)胞能否恢復(fù)損傷的脊髓的功能,。目前,，該研究仍在進(jìn)行中，估計(jì)不久的將來該公司會宣布這項(xiàng)試驗(yàn)的結(jié)果,。最近,，F(xiàn)DA又批準(zhǔn)另一家公司（Advanced Cell Technology）開展另一項(xiàng)人胚胎干細(xì)胞的臨床試驗(yàn)。在這項(xiàng)研究中,，科研人員將把人胚胎干細(xì)胞分化成的視網(wǎng)膜細(xì)胞注射到10個患有視力障礙的病人的眼球內(nèi),。近期，法國批準(zhǔn)了該國第一例人胚胎干細(xì)胞的臨床試驗(yàn),。George Pompidou醫(yī)院將嘗試用人胚胎干細(xì)胞分化成的心肌細(xì)胞治療心臟病,。未來幾年世界范圍內(nèi)將會有更多的基于人胚胎干細(xì)胞的臨床試驗(yàn)。

然而,，要實(shí)現(xiàn)多能干細(xì)胞的普遍應(yīng)用，需要解決一系列問題,。首先,，基于人胚胎干細(xì)胞的治療會引起免疫排斥，雖然iPS技術(shù)可以有效解決這一問題,，但個體化治療有成本太高,、周期較長等缺點(diǎn)，折衷的方案是建立覆蓋整個人群的iPS細(xì)胞庫,。其次,，現(xiàn)有的人胚胎干細(xì)胞的分化方法效率不高，殘留的未分化人胚胎干細(xì)胞移植到病人體內(nèi)后有長畸胎瘤的風(fēng)險,，因此需要進(jìn)一步優(yōu)化現(xiàn)有的分化方法,。再次,，大規(guī)模的治療需要大量細(xì)胞，而現(xiàn)有的人胚胎干細(xì)胞的培養(yǎng)方法費(fèi)時費(fèi)力,，需要開發(fā)基于生物反應(yīng)器的批量培養(yǎng)體系,。最后，理想的細(xì)胞治療是移植體外培養(yǎng)得到的組織甚至是器官,，而目前這方面的報(bào)道很少,，將來需要將干細(xì)胞技術(shù)和組織工程結(jié)合起來，通過將人胚胎干細(xì)胞分化成的細(xì)胞種在生物支架上,，得到人造組織和器官,。