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类器官：技术创新与伦理争议

合成生物学 2024年第04期 898-907页

作者：陈倩文赵思琪彭耀进中国科学院动物研究所北京干细胞与再生医学研究院

类器官技术，通过利用干细胞在体外培养构建的三维（3D）微型器官模型，模拟人体器官的结构及功能，已在疾病建模、药物筛选等生物医药领域得到广泛应用。然而，该前沿领域的快速发展亦引发一系列伦理问题，这些问题的解决对于促进领域的规范化与合法化发展至关重要。本文首先解析类器官技术的发展历程，并探讨其特征与应用价值。当前，类器官技术正逐步向构建更复杂的器官系统、实现更高仿真度及与其他技术的深度融合方向发展。考虑到人源类器官的特殊性、复杂性及敏感性，重点深入探讨了伴随技术进展而出现的伦理挑战，包括捐赠者的知情同意、隐私保护、技术的可及性，以及在模拟敏感器官（如大脑和胚胎）时所涉及的道德地位问题。国际组织与主要发达国家已在类器官研究的伦理治理方面采取了多项措施，通过发布伦理指南或标准，从多个维度应对类器官领域的伦理问题。相比之下，我国在这一领域尚未出台相关的立法政策。最后，本文提出了从评估量表的设计原则、评估标准的制定、量化方法、实施与监管、持续评估与反馈等要素构建“道德评估量表”框架，并建议加强跨学科合作，完善知情同意流程，以及建立国际统一的伦理准则。此外，支持伦理研究和公共讨论也是确保类器官技术负责任发展的关键措施。通过深入探讨类器官技术带来的伦理挑战及其应对之策，旨在促进科技创新与伦理关切之间的平衡，推动类器官领域的负责任创新，以更好地服务于人类健康和福祉。

关键词：类器官伦理争议知情同意治理负责任创新

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合成生物学在干细胞工程化改造中的研究进展

合成生物学 2024年第04期 782-794页

作者：蔡冰玉谭象天李伟中国科学院动物研究所干细胞与生殖生物学国家重点实验室中国科学院大学中国科学院干细胞与再生医学创新研究院北京干细胞与再生医学研究院

多能干细胞具备自我更新能力和多向分化潜能，其分化衍生的细胞及类器官在再生医学中具有巨大的应用潜力。但是干细胞临床转化仍然存在许多挑战。合成生物学“自上而下”的设计理念，结合基因编辑以及合成受体在内的强大工具库，能够赋... 详细信息

多能干细胞具备自我更新能力和多向分化潜能，其分化衍生的细胞及类器官在再生医学中具有巨大的应用潜力。但是干细胞临床转化仍然存在许多挑战。合成生物学“自上而下”的设计理念，结合基因编辑以及合成受体在内的强大工具库，能够赋予细胞新的功能，实现干细胞工程化改造。在此，本文总结了多能干细胞的临床应用和干细胞临床转化面临的主要挑战（干细胞分化衍生物的致瘤性、异质性、免疫原性），以及合成生物学在干细胞工程化改造中的应用（精确控制细胞命运、调控细胞通信、优化类器官结构功能、监测并清除致瘤细胞）。这些合成生物学工具为干细胞工程化改造提供了新的策略和平台，有望解决干细胞临床应用现存的诸多挑战，推动再生医学的进一步发展，实现“器官再生”这一核心目标。

关键词：多能干细胞类器官合成生物学细胞治疗干细胞工程化改造

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合成生物学在干细胞工程化改造中的研究进展

合成生物学 2024年

多能干细胞具备自我更新能力和多向分化潜能，其分化衍生的细胞及类器官在再生医学中具有巨大的应用潜力。但是干细胞临床转化仍然存在许多挑战。合成生物学“自上而下”的设计理念，结合基因编辑以及合成受体在内的强大工具库，能够赋予细胞新的功能，实现干细胞工程化改造。在此，本文总结了多能干细胞的临床应用和干细胞临床转化面临的主要挑战：干细胞分化衍生物的致瘤性、异质性、免疫原性，以及合成生物学在干细胞工程化改造中的应用：精确控制细胞命运、调控细胞通讯、优化类器官结构功能、监测并清除致瘤细胞。这些合成生物学工具为干细胞工程化改造提供了新的策略和平台，有望解决干细胞临床应用现存的诸多挑战，推动再生医学的进一步发展，实现“器官再生”这一核心目标。

关键词：多能干细胞合成生物学细胞治疗类器官干细胞工程化改造

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水凝胶材料在类器官研究中的应用进展

中国科学：化学 2024年第2期54卷 182-195页

作者：覃馨园刘海涛甘忠桥秦建华中国科学院大连化学物理研究所大连116023 中国科学院大学北京100049 北京干细胞与再生医学研究院北京100101

类器官指通过干细胞自组织在体外三维(3D)培养条件下分化形成的功能性细胞组织复合体,能够反映人体来源组织或器官的部分关键结构和功能特征,是一种极具前景的体外模型体系.目前,多数类器官的形成和培养都依赖复杂的动物来源细胞外基质(... 详细信息

类器官指通过干细胞自组织在体外三维(3D)培养条件下分化形成的功能性细胞组织复合体,能够反映人体来源组织或器官的部分关键结构和功能特征,是一种极具前景的体外模型体系.目前,多数类器官的形成和培养都依赖复杂的动物来源细胞外基质(如Matrigel),该类基质的肿瘤源性和批次差异性影响了类器官培养的重现性,难以满足生物医学研究的需求.相比之下,各种天然和合成基水凝胶成分明确,具有高度可调的物理和化学特性,已广泛用于各种细胞的3D培养.本文概述了类器官的形成与培养现状,重点介绍了各种已用于类器官研究的水凝胶材料及其设计与工程化策略,讨论了功能化水凝胶材料在类器官基础研究和转化应用方面的潜力,并对其未来的发展趋势与面临挑战进行了展望.

关键词：水凝胶类器官生物材料干细胞再生医学

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女性卵巢储备及相关生育力保护手段

中国科学：生命科学 2024年第1期54卷 161-172页

作者：涂婉郭致远何北佳王红梅闫龙中国科学院动物研究所干细胞与生殖生物学国家重点实验室北京100101 中国科学院干细胞与再生医学创新研究院北京100101 中国科学院大学北京100049 北京干细胞与再生医学研究院北京100101

卵巢储备是指卵巢内原始卵泡数量和卵母细胞质量,代表女性生育力水平,卵巢储备的消耗是生育力下降的主要原因.在生理状态下,原始卵泡的周期性募集和卵母细胞质量降低导致卵巢储备逐年下降,并在绝经后耗竭.病理状态下,卵巢储备的过早耗... 详细信息

卵巢储备是指卵巢内原始卵泡数量和卵母细胞质量,代表女性生育力水平,卵巢储备的消耗是生育力下降的主要原因.在生理状态下,原始卵泡的周期性募集和卵母细胞质量降低导致卵巢储备逐年下降,并在绝经后耗竭.病理状态下,卵巢储备的过早耗竭导致排卵提前停止,雌激素缺乏,女性患骨质疏松症和心血管疾病的风险增加.因此,卵巢储备对于女性健康至关重要.随着女性生育年龄的推迟以及对自身生育力保护意识的增强,女性生育力保护的社会需求日益增加.因此,围绕卵巢储备讨论相关的生育力保护措施不可或缺.本文综述了卵巢储备的变化规律,卵巢储备下降引起的疾病,卵巢储备下降的分子机制和相关的生育力保护手段,旨在为女性生育力保护提供支持.

关键词：卵巢储备卵巢储备下降机制女性生育力保护干细胞治疗

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干细胞资源库的标准化建设:挑战和机遇

中国科学：生命科学 2024年第6期54卷 1071-1081页

作者：牛帅帅王磊王海滢马娟蔡佳乐刘鹏于晓游吴骏赵同标彭耀进郝捷中国科学院动物研究所北京100101 北京干细胞与再生医学研究院北京100101 中国科学院大学北京100049

干细胞资源在基础科研和临床转化中的重要性日益凸显,干细胞资源库的标准化建设更是成为推动干细胞与再生医学领域规范发展的关键因素.我国大部分干细胞资源库的标准化建设仍处于起步阶段,面临资源合规性建设不健全、质量标准体系建设... 详细信息

干细胞资源在基础科研和临床转化中的重要性日益凸显,干细胞资源库的标准化建设更是成为推动干细胞与再生医学领域规范发展的关键因素.我国大部分干细胞资源库的标准化建设仍处于起步阶段,面临资源合规性建设不健全、质量标准体系建设不够完善、资源收集和共享渠道不流畅以及可持续性发展规划与建设不足等多方面挑战.这些挑战不仅限制了干细胞资源库的高质量发展,而且在很大程度上阻碍了该领域的规范化进程.有鉴于此,本文深入分析干细胞资源库在推动相关领域发展中的关键作用及面临的主要挑战,阐明标准化建设的重要性和紧迫性,并进一步探讨我国干细胞资源库的发展现状及标准化建设的可行路径.通过加强合规性建设、质量管理、数据化建设和国际合作等,干细胞资源库将有助于推动再生医学的健康发展,为基础研究和临床应用提供高质量的细胞资源,促进生物医药领域的持续创新.

关键词：干细胞资源干细胞资源库标准化建设干细胞与再生医学

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钙离子和活性氧在多能干细胞中的功能和调控作用

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中国科学：生命科学 2024年第8期54卷 1373-1385页

作者：洪雪君符江琴林东童张旖凯丁浩霖谭天欣李邱致李安琪刘兴国中国科学院广州生物医药与健康研究院广州医科大学-中国科学院广州生物医药与健康研究院联合生命科学学院中国科学院广州生物医药与健康研究院-香港中文大学干细胞与再生医学联合实验室中国科学院广州生物医药与健康研究院-香港大学粤港干细胞及再生医学研究中心中国-新西兰生物医药与健康“一带一路”联合实验室粤港干细胞与再生医学联合实验室广东省干细胞与与再生医学联合实验室广东省干细胞与再生医学重点实验室广州510530 广州医科大学细胞命运调控与疾病粤港澳联合实验室广州511436 中国科学院香港科学创新研究院再生医学与健康中心中国香港999077

多能干细胞具有自我更新和多向分化潜能的特性,是再生医学的研究热点.对多能干细胞的研究有利于理解发育等生理过程以及相关疾病发生机制,有重要的理论研究价值和临床应用前景.钙离子(calcium ions, Ca^(2+))和活性氧(reactive oxygen s... 详细信息

多能干细胞具有自我更新和多向分化潜能的特性,是再生医学的研究热点.对多能干细胞的研究有利于理解发育等生理过程以及相关疾病发生机制,有重要的理论研究价值和临床应用前景.钙离子(calcium ions, Ca^(2+))和活性氧(reactive oxygen species, ROS)是细胞内信号分子,对干细胞的命运调控有重要的功能.正常情况下,一定的ROS水平下会维持干细胞自我更新和促进分化,但过高的ROS水平则会诱发细胞凋亡. Ca^(2+)可通过多种方式参与维持干细胞的自我更新,包括钙依赖的细胞信号通路、细胞周期、表观遗传学修饰等,而钙稳态、钙信号及其水平对于各种类型的干细胞命运决定具有深远的影响.这些结果是推动干细胞领域发展的基础,为生物医学研究和再生医学的进步提供新的机会和角度. Ca^(2+)和ROS在干细胞中的功能和调控作用将继续成为研究和应用的关键焦点.本文将论述ROS, Ca^(2+)如何调控干细胞命运以及研究现状,并展望该领域的未来发展方向.

关键词：活性氧钙离子线粒体表观遗传代谢多能性分化干细胞

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线粒体稳态失衡与心脏衰老及相关疾病

中国科学：生命科学 2024年第2期54卷 260-282页

作者：王佳琬李裕静张浩陈思琪王语涵宋默识中国科学院动物研究所膜生物学国家重点实验室北京100101 北京干细胞与再生医学研究院北京100101 首都医科大学附属北京朝阳医院麻醉科北京100020 中国科学院干细胞与再生医学创新研究院北京100101 中国科学院大学北京100049 中国科学技术大学生命科学与医学部生命科学学院合肥230022

随着年龄的增长,衰老的心脏会发生左室肥厚、舒张功能不全、瓣膜功能下降、心肌纤维化增加、电传导异常等病理变化.线粒体作为真核细胞中调控代谢的关键细胞器,是细胞内合成ATP的重要场所.由于心脏一刻不停地收缩需要大量ATP提供能量,... 详细信息

随着年龄的增长,衰老的心脏会发生左室肥厚、舒张功能不全、瓣膜功能下降、心肌纤维化增加、电传导异常等病理变化.线粒体作为真核细胞中调控代谢的关键细胞器,是细胞内合成ATP的重要场所.由于心脏一刻不停地收缩需要大量ATP提供能量,线粒体稳态对于维持正常的心脏功能至关重要,而线粒体稳态失衡则会导致心脏功能发生异常.本文主要阐述了衰老心脏中线粒体的异常变化,探讨了线粒体形态与数量变化、线粒体代谢异常、线粒体质量控制失衡、线粒体基因组和转录组改变等线粒体稳态失衡在常见衰老相关心脏疾病发生发展中的重要作用,总结了靶向线粒体干预衰老相关心脏疾病的现状与前景,为研究线粒体相关心脏疾病的细胞分子机制,治疗衰老相关的心脏疾病提供新的思路.

关键词：线粒体稳态衰老心脏疾病

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内质网钙稳态与内质网应激

中国科学：生命科学 2024年第8期54卷 1318-1326页

作者：赵松刘红美唐铁山中国科学院动物研究所膜生物学国家重点实验室器官再生与智造重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100101 北京干细胞与再生医学研究院北京100101

维持内质网(endoplasmic reticulum, ER)中Ca^(2+)存储的稳态对于准确的Ca^(2+)信号传导和关键的细胞功能至关重要.内质网作为细胞内Ca^(2+)的主要存储介质,对蛋白质折叠、分泌和Ca^(2+)稳态十分重要.内质网Ca^(2+)耗竭诱导内质网应激... 详细信息

维持内质网(endoplasmic reticulum, ER)中Ca^(2+)存储的稳态对于准确的Ca^(2+)信号传导和关键的细胞功能至关重要.内质网作为细胞内Ca^(2+)的主要存储介质,对蛋白质折叠、分泌和Ca^(2+)稳态十分重要.内质网Ca^(2+)耗竭诱导内质网应激已被广泛认可,但是关于Ca^(2+)耗竭诱导内质网应激的机制目前尚不十分清楚;此外内质网Ca^(2+)过载是否会诱导内质网应激反应也知之甚少.本文总结了内质网钙稳态与内质网应激通路相关研究的最新进展.

关键词：钙稳态 Ca^(2+)耗竭内质网钙过载内质网应激

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