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软骨再生 希望在前

2020-06-19 12:55:19 来源:申博代理管理网登入

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葛子钢(后排中)与研究团队成员们

  □本报记者 郑颖璠

  软骨的自我修复能力极为有限,而软骨损伤带来的骨关节炎患者在我国乃至全世界都数量庞大。通过软骨再生缓解这些患者的病痛是近些年各国学者争相研究的热门领域。北京大学生物医学工程系葛子钢教授及其团队在该领域完成的多项研究颇具特色,并因此入选近日发布的爱思唯尔“2019年中国高被引学者”生物医学工程学科榜单。

  记者:再生医学在整个医学领域一直备受关注,但又似乎困难重重,对此您是怎样理解的?

  葛子钢:再生医学一直很重要,不仅攸关个人健康、生活品质,也是医疗健康领域的重要一环。

  从宏观角度说,再生医学是“健康中国2030纲要”的重要内容,也是实现中华民族伟大复兴的基石。

  从微观说,随着医学科技的进步,创造了越来越多的条件,让我们有可能逐步探索实现一些细胞、组织乃至器官的再生。再生医学的每一个进步都可能给临床医学带来重大影响,因此再生医学也是各国医学科研争夺的前沿阵地。

  软骨再生造福骨科患者

  记者:您的团队一直专注于软骨再生,选择这个研究领域有什么具体原因吗?

  葛子钢:骨关节疾病大多不关乎生死,传统上常常被忽略,但它对于每个人生活质量的影响却不容忽视。尤其是当前社会,随着老龄化的到来,人们对生活品质要求的提升,骨关节疾病越来越受到重视。

  事实上,骨骼肌肉系统的疾病直接消耗了大量的医疗资源,也减少了劳动力。

  另外,近些年的科学研究发现,骨骼肌肉系统比教科书所讲的更加深入地参与到我们的机体功能上,它不仅是内分泌器官,还活跃地调控了脑神经。大数据研究则证实,骨骼肌肉系统疾病显著改变了患者的生活方式、健康状况以及预期寿命。

  在骨关节疾病中,软骨损伤修复成为重要的一环。软骨组织由于缺乏血管和神经,自我修复能力极为有限,一旦损伤,受损区域往往发生不可逆的病理改变,并逐步恶化,直至发展为骨关节炎,严重影响关节功能,故探索软骨再生十分重要。

  传统的治疗方法如微骨折、软骨移植、软骨细胞移植等方法,修复的组织以纤维软骨为主,缺少正常透明软骨的多层结构、力学性能等。

  因此,应用再生医学手段来进行关节软骨缺损被认为是未来可有效治疗关节软骨疾病的新突破点。

  我们团队也是这类研究大军中的一分子,我们希望能通过深层理论探索寻找软骨再生的机理,进而通过实用技术转化助力医疗实践,贡献社会,我们自己把它称作“脚踏实地、仰望星空”。

  扎实研究才能“高被引”

  记者:您的团队软骨再生研究成为“高被引”,您觉得是哪些亮点吸引了别人的关注?

  葛子钢:我们软骨再生的研究主要聚焦在膝关节软骨的研究。不同于欧美,中国人膝关节骨关节炎发病率高。我们团队在生物材料修复软骨的组织工程研究、电刺激干细胞成软骨分化促进软骨再生、巨噬细胞与软骨再生研究方面均取得较好的效果。

  这些研究都漫长而繁琐,所幸我们一直坚持慢慢“啃硬骨头”,才有了一点眉目。

  以纳秒脉冲电场调控成体干细胞的干性和分化潜能为例,这是实验室近10年来研究的重点方向。

  电作为一种生物物理信号,可以认为是给细胞“按摩理疗”。不同于传统使用的微秒电场,通过击穿细胞膜帮助药物进入细胞以治疗癌症。

  纳秒脉冲电场是近年来技术发展的成果,可将电场作用时间精确控制在纳秒级别,相比于传统脉冲电场,有细胞穿透性强、热量低、场强高等特点,显著拓展了生物学效应。

  借助纳秒脉冲电场,我们不仅可以直击目标细胞,更可以“瞄准”目标细胞器如细胞核,影响后者功能。基于以往发现的影响,间充质干细胞向软骨细胞分化的多个信号通路,我们尝试利用纳秒脉冲电场进行干预。

  试验结果显示,纳秒电脉冲通过相对特异性激活Wnt/β-catenin、JNK/CREB-STAT3等信号通路,促进了间充质干细胞成软骨分化,并显著促进软骨损伤大鼠的软骨修复和再生。

  此外,我们还系统阐述了纳秒脉冲电场的多参数(脉宽、场强、频率、刺激次数以及刺激时间)所带来的生物学效应以及细胞的特异性反应。

  这一系列研究的特色在于,纳秒脉冲电场技术不涉及化学分子的使用,突破了现有成体干细胞治疗的瓶颈挑战。通俗地说,在未来,我们有可能通过调节纳秒脉冲的众多参数,调整骨关节内间充质干细胞向软骨分化,促进软骨再生。

  临床转化是终极目标

  记者:对于今后团队的发展,您有什么样的规划?

  葛子钢:如中国科协主席韩启德院士所说,科学发展关键在于学科交叉。再生医学是临床来源、问题导向的科学研究,植根于多学科交叉的土壤。

  另一方面,在北京大学作科学研究,不仅有“一方净土”,还有理、工、农、医的前沿技术支持,这是我们团队的优势。

  未来,我们要依托实验室10余年的研究基础,也会发展有新的亚方向,加强与新技术融合。实验室会继续沿着“软骨再生医学”的路走下去,探索深层科学机理,发展服务于临床转化技术、有技术含量的新产品。

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