创新科技唤醒组织再生

创新科技唤醒组织再生

□李晓疆 在生物世界里，有一种奇妙的现象：蝾螈在尾巴断后可以长出新的尾巴，麋鹿和驼鹿的角在被采药人割去后也会重新生长出新的鹿角。对于这样奇妙的“肢体组织再生”，人类表现出了强烈的向往和追求。在医学界，“肢体组织再生”拥有着极高的地位。20世纪90年代以来，再生医学就成为了医学领域最为热门的课题。如今，通过不断发展，肢体组织再生已经不仅仅只限于科幻之中，而在创新技术——组织再生与优化控制技术条件下逐渐成为现实。 据最新肢体组织再生研究表明，依据组织再生学理论而发展形成的组织再生与优化控制技术已经可以在肢体全部、部分或单一组织在损伤或应力环境下，通过激活细胞内信号转导（cellularsignaltransduction）系统，使肢体再次呈现原始生长发育，并已经通过了大量临床验证，取得显著效果。自此，肢体组织再生已经可以在现实中为肢残患人士带来新的健康生活了。 沉睡中的再生生物功能 “在肢体再生中包含了骨骼、关节、肌肉、肌腱、韧带、皮肤等一系列再生。这其中，虽然骨组织再生给人们的印象并不活跃，但其却恰恰是肢体再生的关键。”北京骨外固定技术研究所所长夏和桃介绍，骨骼是由围绕着骨细胞的和坚韧的及高度钙化的有机基质构成，是高度动态的组织。其主要功能包括支持和保护软组织，同时也是肌肉力量的支点及支持血细胞再生的关键，在肢体再生中扮演着核心的角色。 9岁的王星（化名）自小患“双侧蹼状膝关节”，在常人看来，他膝盖关节部位呈现了蹼状，无法正常行走，只能呈半蹲的姿态前行。据北京骨外固定技术研究所所长夏和桃介绍，王星的病肢是由于组织缺损造成的，如果仅简单地对肌肉组织进行手术是不够的，还需骨组织再生，才能使其摆脱肢残，重获健康。王星接受了以组织再生为基础的组织再生与优化控制技术治疗。目前的他已经摆脱了蹼状膝，实现了正常行走。 那么作为肢体再生核心的骨组织具有再生功能吗？夏和桃认为，骨组织的一个最主要的功能是储存和释放钙来维持正常的血钙水平。这些功能需要骨骼不断降解和再生。在成年脊椎动物中，每年更新10%的骨骼，相当于每十年全身的骨骼都被更换一次。在任何时候，这一过程都在全身200万个部位发生。在这些部位，骨被多核的破骨细胞移除，同时被成骨细胞和骨基质形成细胞再生。这种持续的再生被称作骨塑性。骨塑性也表明了骨组织在骨的发育和形成过程中都具备了先天的再生功能。 一旦骨组织受到损伤或者刺激，就会通过破骨细胞对骨基质的再吸收和成骨细胞的再生不断地进行重塑。 那么像王星一般的患者只要通过骨塑性再生就可以摆脱病痛，恢复健康了吗？答案是否定的，因为破骨细胞和成骨细胞是先天具备的，如果要应用于医疗还需刺激因子发挥作用。 刺激因子的诱导与通路 骨的再生能力主要依赖于成骨细胞的诱导作用及其向新骨形成区的迁移能力。成骨细胞本身能够合成并分泌多种骨刺激因子，其中大多数因子在骨形成过程中分布于细胞外基质。这些骨刺激因子调节骨原细胞、成骨细胞及破骨细胞的增殖、分化及代谢等功能,通过自分泌及旁分泌机制来启动和调控骨再生过程。 骨代谢与损伤时的再生过程非常复杂，需要一组未分化的前体细胞移行到损伤部位，然后在一定骨刺激因子刺激下开始发生形态变化，定向分化为成骨细胞，成骨细胞再合成胶原，同时细胞外基质钙化，完成骨再生过程。这一过程受多种因素影响,其中骨刺激因子的局部调节发挥着重要的作用。这些骨刺激因子通过自分泌和旁分泌过程促进成骨细胞增殖和骨基质的合成，调节骨再生。 目前，促进骨再生的骨刺激因子包括BMP、TGF-β、IGF、PDGF、FGF以及VEGF等。这些骨刺激因子，在骨再生过程中发挥着重要的作用,它们促进间充质细胞的增殖并使其向成骨细胞发生分化,并且还促进成骨细胞的增殖、黏附、合成分泌骨基质以及骨再生过程中血管的增生等作用。除此之外，Wnt信号通路、Notch信号通路以及hedgehog信号通路在组织再生过程中也扮演着重要的作用。 夏和桃介绍，他正是运用了骨弯曲和压力的生物力学原理，对肢残患者进行了骨源性刺激，主动地诱导了刺激骨再生的因子，并通过信号通路的疏导，最终促成了骨组织再生。“肢体再生中，最核心的——骨组织再生就是在特定环境下对骨组织细胞进行再生的诱导，最终形成再生。” 以往骨组织也同样存在再生的功能，只是苦于没有特定的环境刺激骨组织细胞发生诱导，因此难以突破肢体再生的瓶颈。而如今得益于集生物学、生物力学以及控制论于一身组织再生与优化控制技术，特定环境出现了，而王星也正是得益于这一技术，成功地摆脱了蹼状膝，恢复了健康。

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