问题背景：

创伤、肿瘤、心脑血管、代谢疾病始终伴随着人类社会发展的各个阶段，其愈合过程及影响因素复杂多变。针对所造成的组织器官缺损或功能障碍提供合理的治疗措施是临床医学面临的重大挑战。随着再生过程和机制以及组织工程领域研究的不断深入，创伤的治疗不再局限于传统手段，需要联合运用再生医学和组织工程的生物治疗手段进行修复，细胞、活性因子以及生物材料等多种因素的联合，将进一步实现器官及组织的再造或修复，以此改善其功能和形态，以及后期的功能康复。

生物材料已成为整个医疗器械产业的重要基础，并在临床广泛应用。近年来，随着对功能较为简单的组织构造技术的探索与掌控，类似于牙齿和骨关节等硬组织的生物材料及生物制造技术取得了很大的进展，以干细胞、生物材料、组织工程技术、运动系统康复设备和康复手段等工程技术成为了解决运动系统疾病的重要研究内容；除此之外，人类在胚胎发育的早中期，皮肤具有完全再生能力，受损的皮肤在修复后不遗留瘢痕。在出生后，皮肤的再生修复能力大幅缺失，严重损伤的皮肤不能够完全再生，而以瘢痕修复，损失的皮肤附属器官如毛囊、皮脂腺、汗腺等结构不能够重新形成。皮肤组织的缺损修复因面临着组织来源缺乏且易造成供区永久损伤，异体移植又面临排斥反应等问题，迫切需要开发皮肤修复产品以满足巨大的临床需求。除了生物材料以及人工皮肤的研究外，3D打印技术、人工智能（AI）研究也日趋完善。如何智能化地实现损伤的完美修复，营造合适的微环境，同时优化创伤愈合后期的康复训练计划，制备具有组织定向诱导可能的生物材料及运用生物制造技术研制生物活性剂微环境仿生性组织修复材料，是目前再生医学领域的高难度的技术挑战之一，亦是当今国际战略性新兴产业研究的热点。

如何促使材料定向诱导，同时营造适合组织再生修复的微环境，构建各种类似正常的组织替代物成为相关领域研究的热点，具有巨大的临床需求。

诱导再生的研究中，干细胞的角色和地位一直是不容小觑的。未来的战略研究也同样需要大力开展有关干细胞治疗的相关工作，更大范围地将干细胞治疗应用于临床。而外泌体可能是完成生物治疗的必要手段，因为它既避免了（干）细胞治疗的种种限制，有发挥着活性因子的效用，更是实现标准化（量化）治疗的重要生物指标。故外泌体研究已成为再生领域研究的一项热点，利用和发展现有技术模拟外泌体，对外泌体携带的活性分子进行模块化组装，将会在未来实现对组织修复以及癌症及其他疾病的精准和有效治疗，或组织替代起举足轻重的作用。

回顾创伤研究的历史，多种组织的同步修复才是真正再生所追求的目标，寻找启动组织修复的真正机制，以及控制再生“开关”的关键分子将是多种组织再生（包括软硬组织）的共性问题。其中利用物理的机械力、氧（缺氧或高氧）、光、电（磁）等技术，可能是诱导细胞分化、转分化、逆分化、横向分化的重要因素。特别是干预的节点、时间、剂量将可能引起重视。无论是从早期的修复，还是后期的康复都具有积极的意义。

关键突破点：

1. 如何制备出各种具有组织特异生物活性的生物材料并实现人工生物制造，获得类似天然组织（皮肤、骨骼）的功能，是目前软组织修复材料及产品的技术关键难点与挑战，最终攻克仿生结构设计、组织特异性生物材料制备、产品加工成型稳定性等一系列技术难关。

2. 新型诱导性组织工程化生物材料的开发，3D，甚至4D、5D的打印技术原材料的开发与应用，包括生物材料的相容性问题、力学问题、降解问题、血管化以及降解时间和再生启动的精准控制。

3. 原位诱导细胞转分化的方式，实现原位（皮肤等）多种组织同步再生，对于创伤修复将带来革命性突破。寻找到有效的小分子药物组合，在不同节点、不同剂量下启动、干预、诱导创面原位细胞转分化，从而达到创面再上皮化或再生目的，将是未来研究的关键突破点。

4. 构建同时含有毛囊和汗腺的皮肤替代物，实现毛囊和汗腺等皮肤附属器官在体内同时修复或再生。同时，如何更好地利用诱导多能干细胞（iPSCs）参与或协助再生（皮肤）组织及器官（毛囊等）。

5. 由于干细胞发育过程中细胞靶向标志物及特定基因表达谱变化尚不清楚，不仅如何分选获得高纯度的干细胞亚群困难重重，干细胞分化相关研究及关键调控因子的锁定更是举步维艰。在深入研究各组织器官内成体干细胞来源、发育及演化的提前下，特异性分子标志物的发现是实现相关功能学调控的重点与难点。

6. 通过改进外源性干细胞应用技术，探求最适合创面修复的干细胞类型。干细胞活化/静息状态的转化和部分干细胞静息状态的调控对创面完美修复、防止病理性瘢痕增生，甚至在预防治疗肿瘤均有至关重要的作用。

7. 利用和发展现有技术模拟外泌体，对外泌体携带的活性分子进行模块化组装，实现对组织再生以及癌症甚至其他疾病的精准和有效治疗。如何更好的结合创面和疾病部位微环境，并采用相关因子刺激或者诱导间充质干细胞“精准”分泌，最终制定治疗相关疾病的策略或者方案。

8. 以生长因子及其受体为靶标的生物药物研发，对解决人类发育再生障碍、代谢异常、心血管病变等重大医学难题具有重要意义。深入探讨并揭示生长因子在组织修复与代谢性疾病中的新机制与新靶点、基于结构生物学的蛋白药物设计创新，以及基于结构和材料科学的生长因子药物分子改良和新制剂研究，研发生长因子创新药物（体系），进一步提高在生长因子研究领域的国际影响力。

9. 骨及软骨组织的修复再生研究虽然相较成熟，但是未来仍有进一步深化突破的方向，例如着眼于组织工程软骨植入术的规范化康复应用研究，必将是未来膝关节软骨损伤修复的发展方向。

战略意义：

利用优化组织工程材料（含理想细胞、活性因子）诱导机体多种组织在损伤部位的同步修复与再生创新理论研究，突破了传统有关组织修复和再生理论。如何进一步完善组织修复，逐步实现完美修复（即再生），掌握将相关基础研究转化为临床应用的技术要点，是掌握生物医药领域未来的制高点的必备条件。

更加稳定、更加安全的干细胞应用技术的研究，以及特异性的转录因子调控网络的探索，都将有助于标准化功能特异性成体干细胞的生产工艺，提升相关产品临床应用的安全性和有效性，为开启以干细胞治疗为核心的新型医疗模式提供有力保障，为组织工程研究及再生医学提供了新的治疗方案，最终加速创面的愈合，促进皮肤附属器的原位再生，防止局部瘢痕增生，以期达到创面完美修复的目标。

此外，外泌体治疗是可以达到细胞治疗效果，同时又避免细胞治疗带来的风险的一种无细胞替代细胞治疗的方法，且其具有标准化应用的潜质，其产业化可能较高，将对本领域或相关其他交叉领域科技发展产生重大影响和引领作用。同时，对深入探讨肿瘤转移机制和治疗手段，降低转移癌的死亡率方面具有重要意义，对推动新世纪关于“精准医学”的倡导和实施具有重要前景。