细胞重编程的理论与应用
再生医学旨在通过修复、替换或再生受损组织和器官来治疗疾病，尽管取得了一定进展，但许多疾病仍缺乏有效治疗方法。细胞治疗作为再生医学的核心，尤其是诱导多能干细胞（iPSCs）技术的出现，为个性化医疗提供了可能，但其复杂性和成本限制了广泛应用。因此，非细胞治疗策略，如小分子药物、生物制剂和基因治疗，逐渐成为研究热点，这些策略通过直接调控内源性细胞的命运和功能，避免了细胞移植的复杂性和免疫排斥问题，具有更广泛的适用性和成本效益。治疗性重编程技术作为再生医学中的新兴方向，通过化学或基因编辑手段，将一种细胞类型直接重编程为另一种细胞类型，或诱导细胞进入多能状态，为细胞治疗和非细胞治疗提供了新的思路和方法。尽管面临诸多挑战，但随着技术的不断进步和跨学科合作的深化，治疗性重编程技术有望逐步克服这些挑战，为再生医学带来新的发展机遇。
清华大学
丁胜
详细介绍了iPSCs的发展、免疫逃逸策略、基因编辑技术在细胞治疗中的应用，以及小分子药物在体内治疗性重编程中的潜力，包括促进细胞增殖、重编程和分化。此外，还探讨了如何利用人工智能和基础模型来加速药物发现和疾病理解。
相关内容以“Therapeutic Reprogramming toward Regenerative Medicine”为题发表在《
Chemical Reviews
》上。
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主要内容
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图1 治疗性重编程的双重策略在再生医学中的应用
文章首先介绍了治疗性重编程的基本概念，即通过精确调控细胞的命运和功能，实现组织修复和再生。这一过程不仅包括将体细胞重编程为诱导多能干细胞（iPSCs），进而分化为各种功能细胞用于移植治疗，还涵盖了直接在体内或原位调控内源性细胞的行为，以促进组织的自我修复。这种双重策略为再生医学带来了前所未有的可能性，有望解决传统治疗方法所无法触及的医疗难题。
图2 细胞激活与信号导向（CASD）重编程范式及其在再生医学中的应用
在细胞治疗方面，文章详细讨论了iPSCs技术的发展。iPSCs技术不仅解决了胚胎干细胞的伦理问题，还为个性化医疗提供了新的希望。通过化学方法和基因编辑技术，研究者们能够更高效、更安全地生成iPSCs，并将其分化为所需的细胞类型。这些细胞不仅能够避免免疫排斥反应，还能在标准化和规模化的生产中不断优化，为大规模应用奠定了基础。文章提到了细胞激活与信号导向（CASD）重编程范式，这一范式通过短暂的细胞激活和特定信号通路的调控，将体细胞重编程为特定的细胞类型。这种策略不仅能够高效地实现细胞重编程，还能通过小分子药物和基因编辑技术进一步优化。文章还介绍了免疫逃逸策略和基因编辑技术在细胞治疗中的应用，这些技术进一步增强了细胞治疗的安全性和有效性。例如，通过敲除CIITA和B2M基因，可以减少iPSCs衍生细胞被免疫系统识别的风险，从而提高移植成功率。此外，文章还探讨了如何通过基因编辑技术在iPSCs中引入安全开关，以便在必要时通过药物激活诱导细胞凋亡，进一步提高治疗的安全性。
然而，细胞治疗的复杂性和成本问题限制了其广泛应用。因此，非细胞治疗策略应运而生。这些策略通过小分子药物、生物制剂和基因治疗等手段，直接作用于内源性细胞，激活其再生潜能，从而避免了细胞移植的复杂性和免疫排斥问题。文章详细介绍了小分子药物在体内治疗性重编程中的应用，包括促进细胞增殖、重编程和分化，以及通过调节NAD代谢和平衡生物系统来维持健康。例如，通过抑制LATS激酶激活YAP信号通路，可以促进肝细胞和心肌细胞的增殖，从而促进组织修复。此外，文章还探讨了如何通过小分子药物调节细胞代谢，促进细胞重编程和分化，为再生医学提供了新的工具。
文章还探讨了如何利用人工智能和基础模型来加速药物发现和疾病理解。这些新兴技术为治疗性重编程提供了强大的支持，使得研究者能够更深入地理解细胞命运调控的复杂机制，并设计出更有效的治疗策略。例如，通过单细胞RNA测序和AI模型，研究者可以更精确地分析细胞类型和状态，从而开发出针对特定细胞类型的治疗药物。
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全文总结
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这篇综述文章不仅为学者们提供了一个全面的视角，更揭示了治疗性重编程在推动再生医学发展中的巨大潜力。通过精确调控细胞命运和功能，治疗性重编程为多种疾病的治疗提供了新的思路和方法，有望改善患者的治疗效果和生活质量。这一领域的持续创新和发展，将为再生医学带来更加光明的未来。
