技经观察丨再生医学的技术发展与展望

再生医学代表着医学领域的范式转变，是近年来生物医疗产业发展中的热门领域之一，取得了诸多令人瞩目的进展，有望掀起“第三次医学革命”，受到世界各国的广泛关注。随着全球人口老龄化趋势加快，慢性病、癌症、神经退行性疾病发病率上升，疾病日益复杂化，对先进药物和医疗器械的需求大幅增长，再生医学将提供针对这些疾病的创新疗法，推动医疗行业发展和转型。

一、再生医学概述

再生医学包含组织工程、细胞移植、干细胞生物学、生物力学修复术、纳米技术、生物化学等不同学科知识。通过重建功能受损或失去的组织/器官，使其具备正常组织/器官的结构及功能，并有望通过替换受损组织或刺激身体自身的修复机制，促进体内受损组织和器官的再生，从而彻底改变对患者的治疗和护理。

目前，再生医学的应用范围包括治疗癌症、神经系统和心血管疾病、伤口愈合、退化性遗传疾病等，有助于控制或治愈许多慢性、无法治疗或晚期的疾病，以及抗衰老。根据市场调研公司Fatpos Global的研究，全球慢性病和遗传病发病率不断上升，易患肿瘤、皮肤病、心脏病和骨骼病变的老年人口大幅增长；器官移植的接受程度较以前有所提升；细胞治疗等再生医学技术迅速发展、演进，均推动再生医学市场规模扩张与市场份额激增。中小型企业在开发创新再生医学疗法方面发挥重要作用。干细胞、基因编辑、类器官等新兴生物技术的发展正在推进再生医学研究和转化，安斯泰来制药（Astellas Pharma）、博雅辑因（EdiGene）等诸多企业进军再生医学领域，推动再生医学商业化。据市场研究和咨询公司TechNavio预测，2023-2028年，全球再生医学市场规模将增长700多万美元，年复合增长率为23.31%。未来，再生医学有望解决目前无法治愈的退行性疾病，改善临床医学，还能降低器官移植后引发的人体排斥反应的几率，减少器官移植带来的风险，加快患者的康复过程，还将延伸到抗衰老或其他新的疾病领域。作为医疗保健领域的新趋势，再生医学或引领21世纪医疗革命。

图1 再生医学疗法示意图

（frontiersin.org）

二、再生医学发展及现状

再生医学已经成为世界各国及地区生命科学战略布局的核心组成部分，重点关注并积极推进相关疗法研发和成果转化，促进细胞疗法、基因疗法和组织工程等再生医学细分领域迅猛发展。

（一）世界主要经济体扩大再生医学布局

组织工程、干细胞疗法等的治疗潜力和临床结果推动再生医学领域爆炸性增长。世界主要经济体积极规划技术路线、制定标准，通过资助再生医学疗法研发以及提供快速审批通道支持该领域创新发展。同时，各研究机构也在持续推进研发合作，寻求在再生医学领域取得突破性进展，并将研究成果尽早转化为医疗应用。

加大投资力度、完善基础设施建设。2022年11月，创新英国（Innovate UK）与生物技术和生物科学研究委员会（BBSRC）制定新的联合计划，共同为战略创新项目投资超5000万英镑，其中包括再生医学项目。2023年1月，韩国科技信息部（MSIT）宣布为再生医学疗法的研究与开发拨款462亿韩元（约合3579万美元）。3月，英国政府向其国民医疗服务体系（NHS）拨款近1000万英镑，开设新的临床生物技术中心（CBC），旨在提高该国开发和制造基因疗法、细胞疗法及个性化疗法的能力。10月，拜登指定由先进再生制造研究所（ARMI）领导的再生谷技术中心（ReGen Valley Tech Hub）为31个区域技术中心之一，推进生物制造相关疗法、投资制造设施、孵化技术初创公司，以确保国内慢性病和器官衰竭的再生疗法的开发和生物制造。

推动多类型疾病再生疗法的研究与创新。2020年9月，英国医学研究委员会（MRC）和日本医学研究与发展署（AMED）合作，为八个再生医学研究项目提供700万英镑资金。这些项目重点针对帕金森病、血液疾病和肝病等疾病的开发新型再生疗法，有助于将干细胞作为研究人类发展的重要医学研究工具。2023年5月，美国卫生高级研究计划局（ARPA-H）启动“骨关节炎组织再生的创新”（NITRO）计划，聚焦可注射骨再生、可注射软骨再生和由人体细胞构建的替代关节三个技术领域，推动完全再生受损关节微创疗法的开发，从而消除重复进行关节手术的必要性。9月，美国卫生与公众服务部通过ARPA-H为再生组织项目“胸腺治疗学”（Thymune Therapeutics）提供3700万美元，旨在恢复胸腺功能及免疫系统功能，改善健康状况。

积极制定技术标准、规范技术合规应用。2022年9月，中国牵头制定全球首个干细胞国际标准《人和小鼠多能性干细胞通用要求》。这是国际标准化组织ISO系统中的首个干细胞标准，对整个领域行业的标准化以及生命健康领域具有重要意义，是一项里程碑式成就。10月，美国食品药品监督管理局（FDA）生物制品评估与研究中心（CBER）发布《再生医学治疗标准认可计划》，旨在识别和认可自愿共识标准，促进生物制品评估与研究中心监管的再生医学疗法（RMT）产品的开发和评估。自愿共识标准有利于再生医学疗法的开发和审查，并有可能推动再生医学领域的标准化。

（二）再生医学研究现状

再生医学包含细胞疗法、基因疗法、组织工程和生物材料以及器官移植等诸多领域。本文仅简要介绍细胞疗法、基因疗法和组织工程。

细胞疗法通过将完整的活细胞转移到患者体内，帮助减轻或治愈疾病。干细胞疗法是细胞治疗的核心之一，目前全球范围内有超过4000种干细胞疗法正在进行临床试验。借助干细胞的强大功能和灵活性，再生医学前沿得以扩展，有助于恢复癌症、阿尔茨海默氏症、神经退行性疾病和脊髓损伤等许多严重或致命疾病中受损的特殊细胞。2022年6月，美国休斯敦大学开发出基于mRNA的心脏细胞再生技术，并在小鼠测试中展现出恢复心脏功能的极大潜力。2023年2月，杜克-新加坡国立大学医学院和新加坡国家心脏中心科学家利用阻断损伤性瘢痕调节蛋白“白介素-11”，再生受损肾细胞、恢复受损肾功能。近年来，干细胞技术在抗衰老方面的探索逐渐深入。2023年6月，韩国东国大学再生医学中心在早衰模型小鼠中通过激活Oct4基因，诱导细胞再生，使早衰小鼠恢复活力，延长寿命。

基因治疗旨在解决疾病的根本原因，通过添加新基因拷贝或用健康版本的基因替换细胞中有缺陷或缺失的基因发挥作用，预防、治疗或治愈癌症、病毒性疾病和遗传病等。基因治疗可在体内进行,即通过直接注射等方式将基因直接递送到患者的体内细胞，也可在体外进行，即将基因输送到体外细胞，再将修饰过的细胞转移回体内。2022年12月，英国伦敦大学学院设计出闭环的活动依赖性基因疗法，以达到自主调节神经元活动的作用，治疗后的慢性癫痫小鼠的癫痫频率减少近80%。2023年5月，美国麻省眼耳科医院首次利用基因疗法恢复老年动物模型的听力，未来有望应用于人类。9月，瑞士联邦理工学院、美国加州大学洛杉矶分校和哈佛大学团队开发出有效刺激脊髓损伤后的神经再生并恢复活动能力的基因疗法，为恢复大型动物和人类受损神经功能带来希望。

组织工程将分子和细胞方法与材料工程原理相结合，以替代和改善生物组织，主要目标是修复、替换和再生血管、骨骼、心脏、肾脏等受损或缺失的组织、器官及神经系统，在革新再生医学和疾病建模方面具有巨大潜力。当前，全球面临同种和异种器官移植供体短缺危机，事故外伤、传染病、慢性病等疾病发病率逐年增长，驱动3D生物打印、器官芯片等组织工程相关技术快速发展，促进具有临床潜力的组织的开发，为药物发现的高通量应用铺平道路。2022年6月，美国3D植入物制造公司3D Bio Therapeutics使用3D细胞打印的活体组织植入物为一名右耳小耳畸形的患者重建了外耳。2023年2月，四川大学揭示胶原基水凝胶诱导干细胞软骨分化的机制，为设计用于组织工程和再生医学的新型生物材料提供重要参考。5月，美国国家标准与技术研究院（NIST）、FDA和国立卫生研究院（NIH）开发出监测3D支架中活细胞数量和排列情况的非侵入性方法，可评估细胞发育成组织的成功程度。11月，美国生物技术公司ElevateBio开发出新型体外建模平台，可灵活构建具有结构和功能的模拟器官组件，或将彻底改变体外建模，并在加速药物发现和降低新药成本方面具有较大潜力。

三、应用展望

再生医学专家戴建武曾表示，随着多学科技术领域的突破与生物技术不断交叉融合，以干细胞和生物材料为主的再生医学将成为未来人类生命科学及医学诊疗新的突破口。根据再生医学联盟（ARM）的数据，目前全球约有1000多家公司正在开发再生医学治疗方法和技术，其中大多数位于美国。此外，目前有1000多项临床试验正在进行，其中587项处于第二阶段，97项处于第三阶段。许多研究项目专注于将在老龄化社会中产生越来越大影响的严重疾病，以及其他未满足医疗需求的疾病领域。例如，癌症、镰状细胞病、年龄相关性黄斑变性、骨折和残疾等。

未来，再生医学的革命性方法将基于人工智能和无线数据传输、mRNA技术、软智能生物材料、纳米技术等越来越多的先进技术，后期临床试验和获批疗法的数量将持续增加。再生医学也将从价格高昂、高度个性化的治疗方法转向更可及、更具可扩展性和标准化的治疗方法，还将驱动传统医药供应链和分销能力的转型，以适应新的治疗模式。

参考文献

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[2] Regenerative medicine: Historical roots and potential strategies in modern medicine [EB/OL]. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213879X1500053X

[3] Medicine by Design announces new strategic plan to advance regenerative medicine and transform healthcare globally [EB/OL]. https://mbd.utoronto.ca/news/strategic-plan/

[4] Regenerative medicine: Historical roots and potential strategies in modern medicine [EB/OL]. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213879X1500053X

[5] Tissue Engineering and Regenerative Medicine [EB/OL]. https://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/tissue-engineering-and-regenerative-medicine

[6] Stem Cell Therapy: A Comprehensive Overview [EB/OL]. https://www.dvcstem.com/post/stem-cell-therapy

[7] Gene-Based Medicine [EB/OL]. https://alliancerm.org/technologies/gene-based-medicine/

作者简介

张芮晴 国务院发展研究中心国际技术经济研究所研究三室

研究方向：生物领域形势跟踪及关键核心技术、前沿技术研究

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编辑丨郑实

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