本文原作者为黄家鑫。再生医学网特转载如下：

　　再生医学概述

　　再生医学是指利用生物学及工程学的理论方法创造丢失或功能损害的组织和器官，使其具备正常组织和器官的结构和功能。目前国际认为可行的途径有两种：一是通过生物反应器进行器官组织的体外培养，二是通过3D生物打印技术来制造功能器官及组织。再生医学的发展离不开干细胞定向诱导分化技术、3D打印技术、再生医学材料以及组织工程学技术的发展和进步。在这些技术中，干细胞定向诱导分化技术和3D打印技术相当于给组织或者器官塑形，再生医学材料则是提供干细胞附着支架或3D打印原料，而组织工程学技术则是促进再生组织的相容性，减少免疫排斥反应。以下是对这些关键技术的逐一分析。　　

　　干细胞诱导分化技术

　　干细胞是一类具有自我复制能力的多潜能细胞。在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞。自我更新能力和多向分化能力是干细胞的两个最基本特征。目前干细胞诱导定向分化技术得到了飞速发展，在一定条件下可以诱导成骨、成脂肪、成软骨、成肌肉、成肝、成神经元等。诱导成熟的干细胞回输病人体内后，可以修复损伤的组织细胞、替代损伤细胞，并通过分泌蛋白因子刺激机体自身细胞的再生功能，以此治疗一些过去无法治疗的疾病，如用神经细胞治疗神经退行性疾病，用胰岛细胞治疗糖尿病，用心肌细胞修复坏死的心肌等。干细胞这种“细胞疗法”具有传统药物和手术疗法无可比拟的优势：1.安全，低毒性或无毒性；2.治疗材料来源充足；3.治疗范围广泛。　

　　目前，干细胞可用来治疗多种血液系统疾病和免疫系统疾病，其中包括血液系统恶性肿瘤、骨髓造血功能衰竭、血红蛋白病、先天性代谢性疾病、先天性免疫缺陷疾患、自身免疫性疾患、部分实体肿瘤。在某些领域如急性白血病、慢性白血病、淋巴瘤，传统药物治疗手段很难彻底治愈，干细胞移植是目前为止治愈效果最好的治疗手段。

　　据2014国际细胞治疗研讨会预测，到2020年全球干细胞产业规模将达到4000亿美元。之前中国的干细胞治疗领域存在虚假宣传、过度治疗的问题，在宣传语中几乎是包治百病。自“魏则西”事件以后，国家开始从严管控这个领域，所有临床应用均按照新药的研发流程来进行。目前中国干细胞产业链中，上游干细胞储存较成熟，中游的干细胞增殖及药物的研发技术壁垒较高，目前中国的CART技术在全球也属于紧跟美国之后，未来潜力巨大，下游细胞治疗也将迎来高速发展期。　

　　3D生物打印技术　

　　3D打印技术又称为"快速原型技术"或"增材制造技术"。增材制造技术是一种以数字模型文件为基础，应用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过"分层制造、逐层叠加"的方式来构造物体的技术。最初，3D打印主要用于制造和定制支架，比如根据患者需求，“打印”一个定制关节，只不过这种支架是没有生命的。如今，科研人员将带有生长因子的细胞投入3D打印机，打印出了带有生命的“活”的支架，这种技术被形象地叫做“3D生物打印技术”。

　　3D生物打印技术的基本思路是将器官进行全细胞分析后建模，通过将合适的生物功能性材料与细胞混合，进行3D逐层打印，使细胞精确定位，最终打印出具有功能的组织器官，再进行移植。目前，科研人员利用3D生物打印技术打印出带有生命的软骨，随后“种”到裸鼠的背上，将裸鼠作为活体生物反应器，培养10周后，软骨成活了。

　　再生医学材料

　　再生医学材料是指材料本身或经过改性处理后，具有一定形态、结构及生物信号分子，植入体内后能引发机体的自我再生修复机制。在这一过程中，材料在降解同时引导或诱导组织器官再生，达到结构、功能、形态的恢复。

　　目前3D生物打印运用得较多的材料包括胶原、壳聚糖等天然医用材料，聚乳酸、聚乙醇酸、聚醚醚酮等人工合成高分子材料，羟基磷灰石等生物活性陶瓷材料，石墨烯，钛合金等医用金属材料等。目前研究最火热培养三维细胞最常用的材料是三维支架，相当于人工细胞外基质（ECM），能够模拟活体组织复杂的三维结构及其主要特征。

　　三维支架的主要作用是为干细胞提供原始支持，也作为可溶性因子扩散媒介，确保干细胞的粘附、迁移、增殖、分化和长期生存，最终干细胞会形成组织和器官。常用的三维支架分为三种：天然ECM支架、天然材料支架和合成材料支架。

　　其中天然ECM支架的制作是从人类尸体或动物组织器官上清除细胞，由此得到的脱细胞支架, 与天然组织具有极大的结构和机械相似性，是理想的支架系统之一。脱细胞支架保留了组织或细胞特异性的ECM蛋白组分和微结构，因而得到广泛应用，但是它的缺点在于天然组织的质量难以控制，天然组织结构本身是非常复杂的，实际制备过程对技术要求比较高。用于构建天然材料支架的天然材料来源于细胞或组织，包括动物源性I型胶原蛋白及其基底膜提取物，从海藻中提取的藻酸盐，蟹壳虾壳中提取的壳聚糖等。鉴于天然材料来源于细胞或组织，能够促进细胞形态发生，提升细胞功能，降低脱细胞天然支架的复杂性，但是它本身复杂的生化反应、质量不一致、不明确来源等数量限制了它的应用。

　　而合成材料支架具有良好的可控性和降解性，精确的组成组分和物理特性，可操作性高，灵活大，没有免疫方面的问题。聚乳酸羟基乙酸（PLGA）、聚乙醇酸（PGA）、聚L-乳酸（PLLA）和聚己内酯（PCL）、聚醚和聚碳酸酯等合成可降解高分子材料已被应用于合成材料支架。比如PLGA支架、PCL支架和PLLA支架等。除此之外，合成材料还包括合成可降解无机材料，常用的主要有磷酸钙水泥(CPC)，羟基磷灰石(HA)，磷酸三钙( TCP)，生物活性陶瓷如生物活性玻璃陶瓷(BCG)和细胞外基质陶瓷类材料，新型石墨烯等。其中磷酸钙骨水泥、磷酸三钙(TCP)已被广泛应用于骨科、外科、口腔科等领域，羟基磷灰石(HA)是人体骨骼和牙齿的主要无机成分，被广泛应用于人工关节、医美领域的组织修复。越来越多的新型材料促进了再生医学的高速发展。

　　组织工程学技术

　　组织工程主要有三个要素：支架、细胞（附着于支架上扩增，主要为多能干细胞）与生长因子，以此“再生”出新的肌肉、神经、骨等人类所需的组织及器官。理想的支架应具有以下特征：1.良好的生物相容性；2.适中的生物降解性；3.具有诱导或引导组织再生的能力；4.具有一定的生物力学强度与可塑性；5.无毒性与无免疫原性；6.具有合适的孔径；7.可提供细胞生长分化所需的细胞因子，如血管内皮生长因子、骨形态发生蛋白等。

　　再生医学临床应用现状

　　血液循环领域

　　血液循环系统是血液在体内流动的通道，由血液、血管和心脏组成。血液循环系统的功能是输送所有营养物质到每一个细胞中，再将细胞代谢的废物输入血液。血液循环系统内的功能细胞很容易受到损伤，我们常常听说的高血压就是由于血液循环系统的功能细胞出现了问题，从而导致血液循环系统出现问题产生的。易被高血压引发的冠心病、心肌梗塞等心脑血管疾病可以说都是由于血液循环系统内的功能细胞受损导致的。

　　国家心血管病中心发布的《中国心血管病报告2017》推算，我国心血管病患病人数已达2.9亿。从死因构成分析而言，目前心血管病死亡占居民疾病死亡构成40%以上，远高于肿瘤及其他疾病。各类心血管疾病如未得到有效治疗，发展到终末期将转归为心力衰竭。心脏移植作为目前唯一有效的治疗终末期心衰的方法，因为供体匮乏、移植后长期使用免疫抑制剂等缺点，临床应用受到限制。因此，寻找新型的治疗措施成为心衰治疗最迫切的临床需求。心衰的病理基础是功能性心肌细胞的缺失，而干细胞是可以成为各种成体细胞的非特异性细胞，干细胞移植为补充缺失的心肌细胞及重建心肌组织内的血运提供了一种全新的治疗策略。　

　　目前全球从亊心脏病干细胞治疗的公司至少有230多家。但是这个领域一直起起伏伏，有几个问题始终未成得到很好的解决。何种种子细胞的治疗效果最佳、采取什么样的移植途径、选择什么移植时机将最有利于获得最佳疗效，移植后用什么方法来评估疗效等等。2018年，我国科学家、苏州大学附属第一医院心脏大血管外科沈振亚教授及其团队，经过多年研究，成功找到用于治疗心脏疾病的“种子”细胞-骨髓间充质干细胞制备技术，并在国际上率先用胰岛素样生长因子提前处理“种子”细胞，提高其对缺氧耐受和修复心肌的能力；还利用“种子”细胞分泌的外泌体与其一起移植入心脏，增强移植的治疗效果。与此同时，团队通过重塑心梗急性期心肌微环境，以及用自主开发的可降解的生物水凝胶包裹干细胞一同注射到心梗区域等方法，有效增强了干细胞在心脏内的滞留与存活。而对于需要搭桥的陈旧性心梗患者，研究人员将干细胞悬液从桥血管注入病人冠脉，使得干细胞有较充分的时间存留在心脏组织，迅速参与修复坏死心肌组织。有研究表明，该联合方法相比单纯搭桥治疗，心功能改善更加明显。团队完成了国家药监局唯一批准的干细胞治疗心梗的临床试验，建立了一套干细胞培养、病人适用范围、规范化移植、移植后心功能变化检测和干细胞疗效评价体系等技术方案。　

　　除此此外，干细胞在治疗血液瘤、地中海贫血以及镰刀形贫血症方面已广泛在临床上应用，是目前常用的治疗方式之一。

　　神经系统疾病

　　神经系统由神经细胞组成，主要包括脑和脊髓两大器官。神经细胞的功能是通过接受、整合、传导和输出信息实现信息交换，也就是说，神经细胞在人体中的作用，就是产生人类各种心理活动与控制自身行为。因此，当人的脑和脊髓受到重大损伤，神经细胞遭到严重破坏，人们就会失去自由活动的能力，造成瘫痪、帕金森等，也会失去对情绪的把握能力，导致自闭症、老年痴呆等。

　　神经组织作为高度分化组织，一直被认为其再生仅限于胚胎时期和出生不久，而成年时期中枢神经系统一旦发育成熟，受伤以后就很难再进行自我修复。然而，干细胞的研究改变了这种观念。研究表明，不仅仅神经干细胞，髓间间充质干细胞、造血干细胞、脂肪干细胞、牙髓干细胞等成体干细胞都可在一定条件下转化为神经系统细胞。　

　　在中国目前有超过200万的脊髓损伤患者，脊髓损伤修复一直是世界性临床医学难题，给患者本人和社会造成了很大的负担。我们科学家戴建武教授及其团队经过10余年的研究，在2015年取得了重要突破。他们提出了以生物材料为基础构建适合脊髓再生的微环境，促进神经干细胞定向神经元分化，引导神经再生的脊髓损伤再生修复的科学策略。戴建武团队联合中国武警脑科医院顺利完成了首例神经再生胶原支架治疗急性完全性脊髓损伤临床手术。此后，首例腰段脊髓损伤受试者经过一年的康复，运动功能方面得到显著改善，可在支具的辅助下通过髋关节的活动行走，生活自理能力显著提高。手术后经过一年的康复，受试者下肢肌力明显增强，髋关节的活动功能大幅度改善，能够准确感知到小便，初步开始感知大便。此外，2015年9月进行手术的颈段损伤受试者，经过一年多的康复，目前大、小便感觉及运动功能均大幅度改善，生活自理能力明显提高。目前的一系列临床研究表明，神经再生胶原支架可有效促进急性脊髓损伤患者损伤修复，实现了我国在生物材料移植治疗急性完全性脊髓损伤临床研究中的重大突破。

        除了脊髓损伤，干细胞技术在治疗阿尔茨海默病、帕金森病、多发性硬化、重症肌无力、脑出血等神经性疾病的临床实验也逐步开展。

　　眼科系统疾病

　　根据数据统计，我国目前大约有700万盲人，最常见的致盲性眼病包括白内障、角膜病、青光眼和视网膜变性疾病（如老年性黄斑变性、视网膜色素变性等），其中视网膜变性疾病占了三分之一以上，目前全世界尚无有效治疗方法。而干细胞有希望帮助我们认识和治疗这些疾病，尤其是在角膜损伤和神经退化相关的眼科疾病方面，干细胞技术同样得到了一定的研究和应用。

　　干细胞已经用于眼科疾病临床研究的疾病主要有：如角膜缘干细胞、角膜上皮干细胞等移植治疗眼角膜损伤；胚胎来源的色素上皮细胞、诱导多功能干细胞以及间充质干细胞治疗视网膜病变以及造血干细胞和间充质干细胞移植治疗于自身免疫引起的一些眼部病变。目前，我国于2015年就批准了首个人工生物角膜“艾欣瞳”，并且在2015年于第三军医大学西南医院成功实施了世界上干细胞移植治疗首例出血性老年黄斑变性的手术。医院眼科主任阴正勤几十年如一日专注于视网膜干细胞移植研究，就是利用健康人体的胚胎干细胞，通过实验室培养成色素上皮细胞，再将细胞放回到病变位置，使其重建眼部功能。

　　运动系统

　　运动系统由骨、骨连结和骨骼肌三种器官组成。随着年龄的增长，骨关节由于运动磨损不可避免地会出现退行性改变，这是一种正常的老化表现。年龄增加意味着“磨损”的增加，运动系统老化的表现是一些椎间盘的退变，以及以后出现的腰椎骨刺等。干细胞移植到运动系统中，可以分化出年轻健康的骨细胞、成骨细胞、破骨细胞等骨组织需要的所有细胞，同时刺激肌肉细胞、骨细胞生长，减轻骨骼系统疲劳，增强机体控制能力，保持骨骼肌肉的运动能力，使肌肉变得有力，腰膝酸软疼痛症状减轻，恢复骨骼青春活力。目前干细胞技术和3D生物打印技术在运动系统运用最成功。

　　股骨头坏死又称股骨头缺血性坏死，是由于股骨头的血液供应受限，导致股骨头骨与软骨细胞的坏死及关节面的塌陷，是临床常见疾病之一。目前的带血管蒂的腓骨移植、髓芯减压、表面置换等治疗手段均取得一定的治疗效果，但都不能促进坏死股骨头的修复。干细胞具有成骨及成血管作用，可以直接作用于股骨头坏死病灶部位，改善股骨头坏死区域的血运以及股骨头的坏死状况,对股骨头坏死尤其是中晚期的患者有良好的治疗效果。解放军第四六三医院骨科对收治的成人股骨头坏死和儿童骨骺缺血性坏死采用滑膜切除+股骨钻孔+死骨刮除+植骨+血管植入+自体骨髓干细胞（儿童更换为脐血血干细胞）移植的综合治疗办法进行治疗，结果显示治疗效果非常好。

　　2018年2月2日，世界首例3D打印可降解人工骨修复长段骨缺损手术在中国西安西京医院成功实施。由西安点云生物科技有限公司采用无丝3D打印技术为患者量身定制的大段多孔生物陶瓷人工骨被成功植入患者体内，经过术后6周的复查检测，手术宣告圆满成功，患者骨缺损再生修复效果良好，肢体功能正处于良性恢复中。西安博恩生物科技有限公司则也是国内3D打印人工骨赛道中非常重要的一员，以生物三维打印纳米羟基磷灰石活性骨支架为目标，利用自主研发的多孔生物支架增材制造成型机和多孔生物支架材料，研制出了全骨仿生术前诊断模型、牙齿隐形矫正器、人工骨钉、骨板、植入骨水泥等多项产品，将增材制造技术应用于骨填充、修复、替代等临床领域。　

　　目前但是这个行业也有一些问题待解决，国内3D打印人工骨行业缺乏完善的行业标准，推广模式较为单一，行业准入门槛也偏多，终端应用通道往往阻塞。

　　生殖系统

　　生殖系统，男、女有别。生殖器官通过其各种活动、受精、妊娠等生理过程，达到繁衍后代的作用。卵巢和子宫是女性最重要的生殖器官，这两者发生病变最容易导致女性不孕不育。

　　卵巢早衰是指女性40岁之前由于多种病因出现卵巢功能衰竭，在育龄女性中发病率超过1%，近年来发病率上升，并且出现年轻化的趋势。2014年7月17日，我国科学家戴建武教授及其团队联合南京鼓楼医院生殖医学中心主任孙海翔，用一名患者自身骨髓干细胞复合胶原生物支架修复其子宫内膜之后，患者成功产下一名健康男婴，这是世界上第一例在干细胞修复子宫内膜技术下诞生的婴儿。同年10月30日，第二例婴儿又成功分娩。标志着该技术具有充分的临床可行性，是世界再生医学领域的重大突破。201年，戴建武团队再次与南京鼓楼医院生殖医学中心合作，在国际上率先开展了脐带间充质干细胞卵巢内移植治疗卵巢早衰合并不孕症临床研究。此项临床研究在通过医院伦理审查、国家卫计委备案后，成为我国实行干细胞临床研究备案制度后首批备案的8个干细胞临床研究项目之一。为了攻克这个难题，戴建武团队设计了可注射智能型胶原支架材料用于卵巢功能再生，让脐带间充质干细胞附着在可降解的胶原支架材料上，然后利用支架帮助干细胞定植、分化，激活原始卵泡，修复早衰的卵巢，从而使卵巢早衰的女性能够重新获得生育的能力。两年来，干细胞卵巢内移植手术临床研究已入组患者23人，随访发现9位患者有优势卵泡活动。其中，已有两位患者获得临床妊娠，另有两位患者已经获得可移植胚胎。

　　当然，干细胞及3D打印的应用领域还不止上述列举的领域，还包括内分泌系统、医美、皮肤等领域。

　　再生医学业内企业情况与投资机会展望

　　目前，国内专注于再生医学领域的上市公司包括冠昊生物、正海生物、爱康医疗、南京新百、中源协和、南华生物等。非上市公司包括桀亚莱福、宇明生物、清源伟业、康拓医疗、点云生物、博恩生物、迈普再生、诺普再生等优秀企业。

　　北京桀亚莱福生物技术有限责任公司成立于1995年，注册资金为5000万元人民币。桀亚公司是国内率先从事生物组织工程产品开发研制与生产销售的高新技术企业。拥有国际水平的组织工程学专利技术。桀亚公司的主要产品有：J-1型脱细胞异体真皮、人体生物敷料、人体软组织修复材料以及新研发的骨修复材料等系列产品。桀亚始终以“追赶生物组织工程学国际前沿技术,不断开发生物组织工程产品”为宗旨，以“创新、诚信、服务”为企业理念，在广泛开展与科研院所、临床机构密切合作的前提下，坚持“准确定位、细分市场、开拓新的适应范围、形成持续的产品链”的企业发展战略，逐步实现在生物组织工程领域做大做强。

　　目前与再生医学相关的上市公司不论是销售业绩还是市值，体量均相对比较小，但是随着基础研究水平的快速发展和新材料的应用，这几年增速很快，未来潜力可期。在这个过程中，能与各个科室的临床医生紧密合作，不断转化出临床真正需求的新产品的企业应该能脱颖而出。再生医学网将密切关注。