再生醫學是壹種利用正常細胞組織治療因疾病和損傷而失去功能的器官和人體組織的技術。再生醫學大致可以分為幾種方法，如培養表皮、軟骨和片狀心肌細胞，細胞重組，將細胞註入人體，使用細胞藥物等。目前日本醫療器械法(制藥機械法)批準並納入保險治療範圍的再生醫療產品* * *有四種。其中，采用細胞再生重組等組織工程技術的產品有三種，分別是用於治療燒傷的“郤佳朝”產品，為J-TEC(日本組織工程)公司引進的體外培養的患者表皮細胞切片；將患者的軟骨細胞進行培養，封裝在聚合物凝膠中，移植到關節的“Jack”產品中；TERUMO公司推出的“心臟薄片”產品，將嚴重心力衰竭患者的肌肉細胞切片，移植到心臟表面。
在細胞藥物方面，JCR Pharmaceticals推出了“TEMCELL HS Note”的產品。以骨髓間充質幹細胞為有效成分，可以有效控制白血病造血幹細胞移植後的免疫反應。
無論是風險企業還是大型制藥企業，日本再生醫療產品的研發技術發展迅速。
“免疫檢查點抑制劑”幫助免疫T細胞識別逃脫了人體免疫反應的癌細胞，利用T細胞攻擊癌細胞，達到治療目的。
人體免疫系統可以識別和排除異物。作為免疫系統的壹部分，壹種叫做細胞毒性T細胞的免疫細胞主要負責識別和攻擊異物。當然，為了避免自體細胞受到過度的免疫攻擊，人體免疫系統保留了壹條抑制免疫反應的通路，這就是“免疫檢查站”。
免疫檢查點抑制劑是壹種新型抗癌藥，可以阻礙免疫檢查點，刺激細胞毒性T細胞攻擊癌細胞。癌細胞非常狡猾，會利用免疫關卡的機制，巧妙地避開免疫T細胞的攻擊。
代表性的免疫檢查點抑制劑有小爺的ONO PHARMACEUTI-CAL-Cal的“Opdivo”和美國默克kgaa的MSD的“Keytruda”。Opdivo、Keytruda等藥物與細胞毒性T細胞表面的“PD1”免疫檢查點分子結合，阻礙了部分癌細胞中PDL1與PD1的結合，從而解除了免疫反應的限制。
Opdivo等藥物在壹些癌癥的治療中發揮了驚人的作用，各公司也加入了免疫檢查點抑制劑的開發陣營，競爭日趨激烈。與Opdivo類似，與PDL1或其他免疫檢查點分子結合的藥物已經開發成功。
癌細胞感染溶瘤病毒後，病毒會迅速繁殖，最終溶解癌細胞。癌細胞溶解破壞後，溶瘤病毒會擴散到細胞外，繼續感染下壹個癌細胞。這樣也會激活身體自身的免疫功能。如果和Opdivo等流行的癌癥治療藥物壹起使用，治療會事半功倍。
溶瘤病毒可以改變和重新配置許多病毒的基因，如引起感冒的腺病毒和引起單純皰疹感染的皰疹病毒。這些特性可以防止癌細胞以外的細胞被病毒感染，即使感染也很難繁殖。
2015年，安進的IMLYGIC正式獲批。此後，壹些大型制藥公司采取行動，以獲得風險企業開發的藥物技術和銷售權。
日本也在開發相關技術。Oncolys BioPharma公司在溶瘤病毒研究方面取得了很大的成就，開發了Telomelysin，並於2017在日本招募食道癌患者開始臨床試驗。
嵌合抗原受體T細胞免疫療法(CART療法)是壹種將免疫細胞轉化為攻擊性細胞並破壞癌細胞的細胞療法。
CART療法的主流使用癌癥患者自身的T細胞。具體來說，首先從癌癥患者的血液中分離出壹種名為“T細胞”(圖中藍色細胞)的免疫細胞，將“嵌合抗原受體”(圖3-4中橙色部分)基因嵌入T細胞中。內含成分的t細胞只對癌細胞有反應，具有攻擊癌細胞的免疫細胞功能。增加“超級攻擊性”T細胞的數量，然後重新進入患者體內。此時，返回患者體內的超侵襲性T細胞充分發揮了癌細胞的侵襲作用，同時增強了細胞活性並繼續增殖，保證了長期的高侵襲能力。
2065438+2007年8月底，瑞士諾華公司研發的嵌合抗原受體T細胞療法(CART療法)首次獲得美國認可。
接受CART治療後，大部分患者病情得到控制。諾華公司以壹種危及生命的白血病為實驗對象，以癌細胞的標記為靶點，采用CART療法對其進行治療。用藥3個月後，發現83%患者的癌細胞幾乎全部消失。
此外，在惡性淋巴瘤的治療上，風投公司Kite Pharma已經向美國提交了CART療法的申請。在日本，日本法人諾華制藥株式會社與寶日醫療生物技術公司和第壹三共公司共同開發針對重癥白血病和惡性淋巴瘤的CART療法。伴隨著超攻效果的是推車療法的副作用。臨床應用後，如何快速發現和處理副作用也成為了壹個亟待解決的課題。另外，現階段的推車療法都是“量身定做”，生產和配送成本高。今後，有關方面不僅要考慮如何降低成本，還要從社會層面研究醫療費用的支付問題。
在可能發生癌癥的部位輕輕壹噴，只會讓癌細胞在幾分鐘內發光。這就是“癌癥熒光噴霧”。在不久的將來，癌癥熒光噴霧作為輔助內窺鏡檢查和手術的利器，可能會出現在醫療領域。
為將該噴霧應用於乳腺癌的“術中快速病理診斷”技術，該藥於2018獲批，目前已全面開展癌癥熒光噴霧的性能評價工作。食管癌的內鏡檢查和手術安全性試驗也拉開了序幕。
這種噴霧的學名是“熒光探針”，由東京大學研究生院藥學部和醫學部的Yasuhiro Urano教授和美國國立衛生研究院(NIH)的小林久隆教授共同開發。試劑與壹些蛋白水解酶反應後會發出熒光，其主要成分是有機小分子。
熒光探針是壹種結合氨基酸和羅丹明熒光分子的試劑。正常情況下無色無熒光。試劑與癌細胞表面的蛋白水解酶相遇後，被水分解的熒光分子立即遊離出氨基酸，進入癌細胞內部，發出熒光。只要在疑似癌的地方噴上不到1 mg的噴霧，幾分鐘內癌的地方就會亮起來。
該試劑臨床研究的重要領域是乳腺癌。為了避免殘留病變，乳腺癌手術時需要制作切片(切段)來檢測癌細胞是否被完全消滅，這就是所謂的“術中快速病理診斷”。熒光探針技術可以快速做出診斷，是減輕外科醫生和病理學家負擔的重要手段。
到目前為止，熒光探針技術已經實現了90%以上的驗證準確率，可以清晰地識別乳腺癌。以濟生會福岡總醫院(福岡市)為中心，很多機構都在進行乳腺癌的臨床研究，收集了整整壹年的數據。根據要求，向PMDA藥品和醫療器械管理局申請藥物臨床試驗時，必須提交相關資料。如果是快了，熒光探針會在2018申請藥品準入。
在乳腺癌手術中，為了保護乳房形態的完整性，很多患者選擇部分切除，但部分切除也增加了癌殘留的風險。為了檢查有無殘留，需要進行“術中快速病理診斷”，但很多醫療機構面臨病理醫師不足、業務量大的問題，難以完全實施。
高麗化學和濱松光子都加入了研究陣營。東京大學的Urano教授授權Pentagonal Chemicals制造熒光探針，而濱松光電則開始開發壹種定量測量熒光強度的裝置。
“體內醫院”是人體在必要的場合和必要的時間進行自我診斷和治療的技術。
被稱為“智能納米機器”的納米分子在人體內遊走，就地診斷和治療癌癥等疾病。以“體內醫院”為主要目標的納米醫學創新中心，入選日本文部科學省創新輸出項目據點COINS Project，主任為片岡。
為了實現智能納米機器技術，片岡等人開發了針對癌癥的給藥系統。以親水性和疏水性聚合物為組織，用納米膠囊(聚合物膠束)將藥物直接包裹到患處進行治療。
聚合物膠束包裹抗癌藥物的研發，凝聚了大家的心血。需要將聚合物膠束的直徑設計為30 nm，病毒大小為100 nm。只有這樣才能保證它不會進入正常組織的血管間隙，而能進入癌組織特有的大間距間隙。只有這樣，才能保證藥物對癌癥的靶向作用。
癌組織的PH值(氫離子指數)低於正常組織。反應後聚合物膠束被打破，裏面的抗癌藥物被釋放出來。聚合物膠束像特洛伊馬壹樣進入癌癥組織，發起猛烈攻擊。許多企業正在開發聚合物膠束技術用於包裹抗癌藥物，臨床試驗正在進行中。
聚合物膠束包裹抗癌藥物是實現智能納米機器技術的第壹步。第二步，片岡等人正致力於研發兼具診斷和治療作用的藥物。其中壹項成果是“納米機器造影劑”，有利於通過MRI(磁共振成像)直觀檢查癌癥的惡性和難治部位。在胃酸的作用下，包覆有錳造影劑的納米顆粒僅與癌癥的獨特環境發生反應並釋放造影劑。
片岡認為，納米機器技術的終極目標是收集患者體內的所有生物信息，並反饋給體內內置的芯片，從而完成疾病診斷。可以說這種想法類似於小行星探測器的結構。也許在未來的某壹天，半個世紀前科幻電影《奇幻之旅》中描繪的世界真的會成真。
“虛擬結腸鏡”利用多層螺旋CT(計算機斷層掃描)對大腸進行拍照，通過計算機處理制作大腸的三維圖像，幫助醫生發現息肉和癌癥病變。也叫“CT腸鏡”。
虛擬腸鏡使用16排以上的多層CT在短時間內準確拍攝大腸的蠕動情況，該技術已應用於臨床。多排CT拍攝的眾多切片橫斷面圖像組合成三維圖像後，觀察效果與內窺鏡幾乎相同，因此該技術也被稱為“虛擬內窺鏡”。
通過臨床觀察和研究，虛擬腸鏡技術在發現病變方面與內鏡壹樣敏感和特異，許多深入的醫療機構已經開始引入虛擬腸鏡。大腸有許多褶皺和彎曲的形狀。使用虛擬結腸鏡檢查後，甚至可以準確地發現隱藏在褶皺內的病變。
在CT檢查的過程中，少量的輻射是不可避免的。據日本國立癌癥研究中心介紹，模擬整個虛擬腸鏡檢查過程後，兩個位置的輻射量為2-3mSv，約為灌腸X射線檢測輻射量的1/5(10-12 msv)。
目前在大腸癌的檢查中，需要先對患者進行大便隱血試驗，確認陽性後再進行腸鏡檢查。考慮到服用瀉藥、復雜的預處理過程、羞恥感等諸多因素，女性往往會遠離內鏡檢查。而且在實際測試過程中，真正需要測試的人只有30%左右。不僅如此，當內窺鏡從肛門插入後再拔出時，很難發現隱藏在大腸皺襞內部的隱性病變。
腸道細菌療法是將腸道菌群註入大腸，調節腸道環境，治療和預防疾病的壹種治療方法。研究表明，腸道菌群中正常菌群的紊亂是引起腹瀉、便秘和肥胖的主要原因。最近有研究結果證明，腸道菌群不僅會導致潰瘍性結腸炎、過敏性腸炎等疑難疾病，還會誘發神經系統疾病、冠狀動脈疾病等多種疾病。
腸道細菌的註射可分為以下幾種:糞便的腸道移植、腸道內缺乏細菌的膠囊移植、給藥治療腸道菌群疾病。
日本很多醫療機構都進行過糞便移植療法的臨床試驗和研究，研究對象是容易感染疑難腸道傳染病和潰瘍性結腸炎的老年住院患者。其中，順天大學的研究團隊主要研究了針對潰瘍性結腸炎患者的糞便移植和抗菌藥物聯合治療。服用抗菌藥物後，腸道菌群數量大大減少，而移植糞便後，腸道菌群大大改善。
治療過程中，服用抗菌藥物後，在當天收集的患者糞便中加入約200克生理鹽水制成約400毫升的溶液，將溶液註入闌尾。移植後6小時內，經腸鏡確診。
到目前為止，在臨床研究中，約80%完成治療的患者癥狀明顯改善。研究人員對腸道菌群進行分析後發現，與無效菌群相比，作為有效菌群主要成分的細菌——“類桿菌”的比例明顯增加，表明患者腸道菌群逐漸趨於穩定。
未來，順天大學的研究團隊計劃對克羅恩病進行糞便移植和抗生素聯合治療。克羅恩病患者的腸道菌群非常紊亂。
“無創連續血糖檢測”是壹種無需采血直接測量血糖變化的檢測方法(無創)。該方法在患者腹部和手腕的皮下組織中安裝傳感器，通過測量組織液的葡萄糖電流轉換來模擬血糖值的波動。
2017，1年10月，供患者隨時測量血糖的“自由式Libre”產品問世，9月納入日本保險範疇。該產品由雅培日本公司銷售。使用“FreeStyle Libre”可以直接實時測量14天的血糖數據，無需采血。“FreeStyle Libre”產品的特點是患者自己管理機器，不需要醫生。傳感器安裝在人體內後，患者只要用閱讀器接觸傳感器，就能立即知道當時的血糖數據，還能知道血糖值的波動情況。該產品有利於預防低血糖，合理控制飲食，控制血糖上升，還可以提醒用戶在運動時隨機應變，甚至可能改變傳統的糖尿病治療方式。
在“FreeStyle Libre”上市之前，雅培在2016 12發布了“FreeStyle Libre Pro”產品。這是醫生專用產品，最長測量時間為14天。有專家表示:“當監測時間為兩周時，可以每周調整藥物的劑量和種類，分析血糖結果後給患者開出最合適的處方。”該產品有很多優點，不僅可以連續記錄患者血糖的變化，還可以幫助發現患者夜間低血糖的情況。
兩款產品均采用最小電流波動設計，無需刺破手指校正數值。以往大部分產品需要穿刺指尖采血，是壹種有創檢測方式。
“血管造影”主要用於心絞痛等心血管疾病的診斷，可以測量動脈粥樣硬化的數量、分布、形態以及血管內膜是否有撕裂。
近年來，“血管內鏡”的發展尤為迅速，還有利用超聲波實時觀察血管斷層圖像的“血管內超聲(IVUS)”技術。這兩種技術都不需要x光檢查，所以患者不需要擔心輻射的影響，也方便醫生觀察。該技術於90年代開始應用於臨床，技術創新不斷進步。
血管內窺鏡的壹項重大技術創新來自大冢控股的子公司JIMRO。2065438+2007年5月，公司發布了全新的血管內窺鏡“血管造影IJS 2.2”。新品采用3 MOS攝像頭和LED光源，輸出圖像高清完美。
血管內窺鏡的另壹項技術創新是“雙重灌註”。自然，冠狀動脈就不用說了，甚至連大量血流的主動脈都清晰可見。新技術有助於醫生觀察主動脈的細微損傷，如主動脈夾層的先兆，這是迄今為止難以診斷的。
在IVUS中，導管直接穿過血管病變插入，導管尖端裝有超聲收發器，可以緩慢拍攝病變圖像。超聲波的頻率從過去的40MHz提高到60MHz，分辨率大大提高、檢測時間縮短的新產品也不斷問世。
高分辨率技術有助於清楚地看到動脈粥樣硬化動脈在血管內壁的分離，也可以很容易地評估植入支架的新生以改善動脈狹窄。檢查時間短，冠狀動脈插入時間減少，缺血風險大大降低。
以前診斷心絞痛、心肌梗死等缺血性心血管疾病時，需要用造影劑填充血管腔，用X線照射進行冠狀動脈造影。患者不僅被照射，而且不能檢測動脈粥樣硬化動脈的形狀和發展。
蛋白質(核酸酶)具有類似剪刀的功能，用於切斷各種生物基因(DNA)。在基因修復過程中，通過改變DNA序列來修飾細胞的遺傳因子，或者替換相似的DNA序列，從斷裂的部分植入取自其他生物的DNA序列。這是基因編輯技術。有了基因編輯技術，人類可以自由改變物種的基因，開發新的食品和藥物，在生物領域的應用也在不斷擴大。
到目前為止，基因編輯技術已經經歷了三代:第壹代是“鋅指核酸酶(ZFN)”，第二代是“轉錄激活因子樣效應物核酸酶(TALEN)”。第三代是“簇狀規則交錯短回文重復序列(CRISPR/Cas 9)”。其中CRISPR/Cas 9技術可以在短時間內完成基因編輯，價格低廉，迅速風靡全球。利用CRISPR/Cas 9技術，人類可以改變植物、魚類、線蟲、小鼠、豬、猴和人類等多種物種的基因，該技術的普遍適用性也加速了其普及。
許多國家利用CRISPR/Cas 9技術培育轉基因動物，開展重組細胞等實驗。這項技術不僅用於現實生活中，還通過收集物質產生的高、小細胞，進行基因治療等，培育出許多優良品種。，並且還在農、林、漁、化、醫等領域開花結果。
比如利用CRISPR/Cas 9技術可以改變抑制肌肉生長的基因，培育豬、笛鯛等。，它們又肥又壯，有大量可食用的部分。此外，去除先天性黑蒙(LCA)這種疑難眼病的異常基因的研究也在進行中。
過去的轉基因技術壹般是用放射線照射多個個體，改變其遺傳特征，選擇照射後意外突變並符合要求的個體(突變體)，提取相似的DNA序列進行同源重組，嵌入需要導入的遺傳片段。
以培育轉基因敲除小鼠為例，同源重組的費用需要300萬-500萬日元，時間為1-2年。隨著CRISPR/Cas 9技術的出現，成本只有幾千日元，時間縮短到壹個月左右。
“新壹代小型測序技術”是壹種高速讀取遺傳因子和基因組堿基測序的小型設備。
2015年，英國牛津納米孔技術公司在全球推出了壹款名為MinION的產品。MinION只有手掌大小，連接個人電腦。公司免費提供主機，用戶只需購買1千美元1壹次性傳感器。因為體積小，所以可以在戶外使用。為了在太空中重復利用水，美國國家航空航天局(美國國家航空航天局)引入了MinION來測量水汙染。
牛津納米孔技術公司將在2017結束後發行更小更便宜的產品。由於讀取基因組(DNA)和核糖核酸(RNA)的傳感器數量減少，壹次性部分的成本降低了1/3-1/5。放眼全球，不僅牛津納米孔技術公司擁有新壹代小型測序技術，日本量子生物系統公司也在研發相關技術。我們期待未來市場更加活躍。
遺傳因子攜帶著生物體各種功能的蛋白質信息，生物遺傳信息的總和基因組中有無數的遺傳因子。疑難雜癥的成因和新藥的研發都離不開對遺傳因素和基因組的分析。
不同的生物物種，基因組的總信息量是不同的。人類基因組約有30億個堿基對，如此龐大的基因組的檢測不得不依靠高速讀取技術和“新壹代小測序技術”的支持。從眾多的基因組片段中讀取堿基信息，在互聯網上搜索讀取的片段信息，可以得到原生動物的基因組排序。
高速大規模數據分析的技術迅速普及，但引進費用從幾千萬日元到幾億日元不等，太貴了。然而，為了增加基因片段的信息並進行熒光標記的光學檢測，大型設備是必不可少的。MinION使用壹種特殊的蛋白質傳感器來測量通過單位DNA和RNA的電流，然後完成基因分析。因為用於讀取基因的CCD相機和激光技術被簡化，所以設備的尺寸也更小。
“冷凍電子顯微鏡”的技術是將生物分子等被測物體置於零下200攝氏度左右的超低溫環境中，利用電子束拍攝圖像，通過計算機進行分析，最終獲得被測物體的微小三維結構。cryomicroscope中的Cryo英文名Cryo-electronic Microscopy，意為超低溫，自2013年底開始受到各界關註。
冷凍電鏡的分辨率為1 Amy(0.1nm)——接近單個原子的大小，可以精確分析蛋白質等生物分子的三維結構。在解開生物分子的生物分子結構和感染的“罪魁禍首”之後，對藥物和其他產品的開發大有裨益。如果能解決植物光合作用的分子結構，我們甚至可以人工完成光合作用，從陽光中合成有機物。
冷凍電鏡技術的具體應用步驟如下:首先，打斷蛋白質等生物分子的粒子結構，制作包埋極限粒子的冷凍樣品。每個蛋白質分子的大小約為10納米，冷凍樣品可以容納多個粒子。將樣品置於冰凍環境中進行觀察。在壹個晚上，該設備可以自動拍攝數百張高分辨率的電子顯微鏡圖像。單幅圖像上拍攝的粒子有上百個，那麽壹個晚上拍攝的蛋白質粒子總數將超過654.38+百萬。上萬個完整良好的數據經過計算機的篩選和分析，最終可以得到更加詳細的三維結構信息。
如果樣品質量好，組成分子的原子甚至可以用電子顯微鏡觀察到。觀測1周左右，可以得到分辨率為5 Amy的圖像，壹個月左右可以得到原子模型。
1冷凍電子顯微鏡需要1-2億日元的投資，很多研究機構、大學、醫藥化工企業都陸續引進。冷凍電鏡行業比較知名的公司有日本的JEOL。
在低溫顯微鏡出現之前，科學家主要通過晶體X射線衍射分析來分析生物分子的結構。在用X射線照射晶體後，X射線將隨著晶體的不同內部密度而衍射。利用物理原理分析了晶體的三維結構。結晶越規則，體積越大，立體結構信息越詳細。但是生物分子的高質量晶體很難獲得，所以關於蛋白質的三維結構還有很多謎團至今沒有解開。該行業還期望通過冷凍電子顯微鏡分析更多無晶體蛋白質的結構。
點按以查看書籍。