目录
第1章再生工程与发育生物学导论
1.1引言
1.2发育生物学的观点
1.3工程学的观点
1.4发育的原理
1.4.1发育始于受精终于死亡
1.4.2生命体之间的发育机制是保守的
1.4.3胚胎发育和再生发育之间的机制是保守的
1.4.4复杂性是细胞行为的一种涌现特征
1.4.5成功的再生需要细胞和设计图(信息网络)
1.4.6我们需要学习如何与细胞对话
1.5本书的编排
1.5.1损伤相关的再生启动信号
1.5.2细胞如何进行通信以重塑模式并恢复功能
1.5.3新旧结构的整合
1.5.4器官发育与再生原理
参考文献
第一部分损伤相关的再生启动信号
第2章伤口愈合过程中的活性氧簇和神经上皮相互作用
2.1引言
2.2依赖过氧化氢的皮肤损伤修复
2.3损伤后依赖NOX的过氧化氢形成
2.4伤口中依赖过氧化氢的信号过程
2.5过氧化氢信号在附肢再生过程中的作用
2.6损伤诱导的过氧化氢刺激皮肤感觉轴突再生
2.7皮肤神经末梢在损伤修复中的作用
2.8未来展望
参考文献
第3章通过控制炎症的建设力和破坏力促进修复和再生
3.1引言
3.2典型炎症
3.3参与感知、放大或消除炎症信号的免疫细胞
3.4炎症是组织修复和再生早期需要的积极信号
3.5损伤修复失败是再生的主要障碍
3.6整合体内生物相容性、有效性和安全性的工程化实践
3.7通过塑造炎症微环境的特征来工程化再生
3.8结论
参考文献
第4章面向解剖学目标状态的细胞活动生物电协调： 再生的工程视角
4.1引言
4.1.1作为动态形态稳态的再生挑战
4.1.2再生的工程视角
4.1.3将认知科学与再生联系起来： 这一观点的概述
4.2生物电与模式形成： 一种新(旧)控制方式
4.2.1非神经生物电信号
4.2.2模式调控中处理信息的生物电网络
4.3生物电与附肢再生
4.3.1电场
4.3.2离子流和静息电位
4.3.3下游机制
4.3.4神经系统： 与生物电控制有关吗？
4.4从神经科学中学习： 生物电网络如何实现目标？
4.4.1感觉处理和感知
4.4.2自建模
4.4.3记忆： 创造、稳定、持久和回忆
4.4.4学习： 记忆痕迹的形成和编码
4.4.5目标导向决策和行动规划
4.5总结： 走向何方？
4.5.1新技术
4.5.2启示： 可检验的预测和建议的方法
4.5.3生物电记忆： 在再生中改写默认基因组模式
4.5.4终极答案： 寻找一个全面的模型
4.6结论
致谢
参考文献
第5章神经在再生调控中的作用
5.1引言
5.2再生的神经依赖研究史
5.3神经在胚胎发育调控中的作用
5.4神经在再生发育调控中的作用
5.4.1神经信号的靶点： 顶端外胚层帽
5.4.2神经上皮相互作用的结果
5.5神经对再生工程的影响
致谢
参考文献
第6章小鼠芽基形成的生理学
6.1再生和再生失败： 同一枚硬币的两面
6.2小鼠指尖再生概述
6.3芽基： 动态血管重建
6.4芽基： 缺氧微环境
6.5芽基： 破骨细胞的作用
6.6总结
参考文献
第二部分细胞如何通过通信来重塑模式和恢复功能
第7章维甲酸与位置信息遗传
7.1引言
7.1.1发育中的位置信息——梯度
7.1.2再生中的位置信息——在细胞表面
7.2维甲酸对位置信息的影响
7.3再生肢体中的内源性维甲酸及其作用机制
7.4在再生过程中评估位置信息的细胞
7.5作用于位置信息的核维甲酸受体
7.6用于评估位置信息的目标基因
7.7总结和待解答的问题
参考文献
第8章再生中的微小核糖核酸信号
8.1引言
8.2微小核糖核酸的生物起源
8.3微小核糖核酸在自然再生中的多种作用
8.3.1脊椎动物的附肢再生
8.3.2微小核糖核酸在脊椎动物神经系统再生中的作用
8.3.3脊椎动物的心脏再生
8.4微小核糖核酸与再生工程
致谢
参考文献
第9章恢复失去的东西： 形态发生素可以缩放以促进再生吗？
9.1引言
9.1.1形态发生素： 形态生成器
9.1.2形态发生素是如何工作的?
9.1.3环境对发育和再生都很重要
9.1.4程序运行： 梯度、阈值、开关和反馈回路
9.2尺寸很重要： 缩放问题
9.2.1形态发生素缩放的策略
9.2.2尺寸补偿的缩放机制
9.2.3蝌蚪的肢体再生
参考文献
第10章有助于骨骼肌和脊髓再生的环境因素
10.1引言
10.2骨骼肌是一种复合组织
10.2.1骨骼肌再生需要干细胞活性和细胞外基质沉积之间的平衡
10.2.2肌细胞的细胞外基质
10.2.3与细胞外基质连接的肌膜相关蛋白
10.2.4细胞外基质肌肉的连接成分作为肌肉疾病和损伤中的促再生工具
10.2.5外源性层粘连蛋白作为一种治疗工具的潜力
10.2.6总结
10.3斑马鱼脊髓修复过程中的组织相互作用
10.3.1脊髓再生过程所涉及的细胞过程
10.3.2脊髓再生的斑马鱼模型
10.3.3脊髓损伤后哺乳动物和斑马鱼之间的其他差异
10.3.4总结
参考文献
第11章用于再生研究的工程化果蝇
11.1简介
11.2成虫盘再生基本原理
11.3用于再生研究的基因工程果蝇
11.3.1反式激活因子诱导细胞死亡
11.3.2细胞杀手： Gal4/UAS调控下促凋亡基因的激活
11.4成虫盘基因消融研究： 促进上皮恢复的新特性
11.4.1再生中的信号传递
11.4.2细胞可塑性
11.4.3生长极性
11.4.4机械力和氧化应激
11.5癌症和再生之间的相似之处： 损伤和癌症后的全身反应
11.6结论： 成虫盘是一种真正的再生模型的证据
致谢
参考文献
第12章细胞外基质中的位置信息： 硫酸乙酰肝素对模式形成的调控
12.1细胞外基质
12.2可以调节信号转导的细胞外基质成分
12.3硫酸乙酰肝素的成分介导细胞信号转导
12.4细胞外基质成分的促再生活性测定
12.5细胞外基质中的聚糖作为介导位置信息的候选物质
12.6硫酸乙酰肝素在模式形成和再生中的作用
12.7位置信息是嵌入细胞外基质中的位置特异性生长因子调控的蓝图
12.8绘制细胞外基质成分图以设计再生基质
参考文献
第13章通过局部信号中心塑造器官
13.1引言： 通过局部信号中心塑造器官
13.2案例研究
13.2.1喙的形状： 功能和形式的经典案例
13.2.2羽毛极化活动： 局部信号中心将扩散信号转化为组织伸长的一个例子
13.2.3羽毛和乳腺： 构建两个具有相反机制的分枝外胚层器官
13.2.4牙齿成型： 简单或是复杂，取决于局部信号中心的生成
13.3我们能从大自然构建器官结构的方法中学到什么
13.4总结
致谢
参考文献
第14章发育与再生中的位置信息网格
14.1引言
14.2脊椎动物体内存在位置信息网格
14.3位置信息网格的来源和位置
14.4再生研究中位置信息网格存在和发挥功能的证据
14.5生长因子、形态发生素和位置信息网格
14.6细胞导管作为细胞结构，可作为位置信息网格的一部分
14.7癌症与位置信息网格
14.8衰老与位置信息网格
14.9防止位置信息网格失效
14.10位置信息网格的工程化构建
致谢
参考文献
第15章细胞去分化后基因表达异质性模式的理论研究及其在再生工程中的潜在价值
15.1引言
15.2细胞去分化
15.3基于细胞去分化的趋同性
15.4基于细胞去分化的基因表达噪声降低
15.5总结和展望
致谢
参考文献
第三部分新旧结构的整合
第16章多能干细胞的体外定向分化
16.1引言
16.2分化方法的选择
16.2.1通过多能干细胞阶段的发育建模
16.2.2转分化
16.3利用发育学原理实现定向分化
16.3.1了解你的源细胞
16.3.2早期细胞命运决定
16.4单层富集培养还是多细胞组织？
16.5分化细胞的表征
16.6未来挑战
致谢
参考文献
第17章去分化作为器官再生的细胞来源
17.1引言
17.2自然去分化过程
17.3通过去分化形成干细胞
17.4去分化细胞的潜能
17.5诱导去分化
17.6去分化激活和重编程的分子基础
17.6.1两栖动物
17.6.2斑马鱼
17.6.3尾索动物
17.7细胞外基质在维持分化状态中的作用
17.8去分化细胞的上皮间充质转化
17.9关于去分化在再生工程中应用的总结
参考文献
第18章细胞命运和行为的表观遗传控制
18.1引言
18.2跨模型表观遗传机制的研究历史
18.2.1表观遗传控制的发现
18.2.2干细胞潜能
18.2.3癌细胞和增殖
18.3再生中的表观遗传学
18.3.1涡虫
18.3.2斑马鱼
18.3.3蝾螈与火蜥蜴
致谢
参考文献
第19章发育可塑性与组织整合
19.1引言
19.2发育可塑性
19.2.1组织身份的发育可塑性
19.2.2位置身份的发育可塑性
19.3位置身份在损伤组织和未损伤组织中的作用
19.3.1组织可塑性背景下的位置身份
19.3.2再生背景下的位置身份
19.3.3正常组织更新背景下的位置身份
19.4组织整合过程的引导
19.4.1整合的概述
19.4.2细胞可塑性对整合的影响
19.4.3细胞治疗中移植细胞群整合的挑战
19.4.4细胞再生疗法促进整合的潜在解决方法
参考文献
第四部分器官发育与再生的原理
第20章基于上皮和间充质相互作用的功能性外胚层器官再生
20.1引言
20.2一种新型三维细胞操作技术： “器官胚芽法”
20.3功能性牙齿再生
20.4功能性分泌腺再生
20.5功能性毛囊再生
20.6利用团簇依赖性拟胚体方法从iPSCs中获得功能性三维皮肤系统
20.7器官替代再生疗法的未来前景
致谢
参考文献
第21章哺乳动物指尖再生中的芽基形成
21.1引言
21.2哺乳动物指尖再生的区域限制
21.3哺乳动物指尖再生的机制
21.3.1骨形态发生蛋白信号转导
21.3.2Wnt信号转导
21.3.3神经支配
21.4克服再生的区域限制
21.5非再生性肢体/指尖截肢后的部分再生
21.6芽基细胞的特征和起源
21.7结论
参考文献
第22章骨髓修复与再生
22.1引言
22.2哺乳动物脊髓的损伤后环境
22.2.1脊髓损伤后的神经胶质反应和髓磷脂抑制剂释放
22.2.2脊髓损伤后的神经元反应
22.3非哺乳动物模型的中枢神经系统再生经验
22.3.1神经系统再生在许多脊椎动物类群中的进化保守性
22.3.2支持中枢神经系统成功再生的共同机制
22.4非哺乳动物模型如何促进我们对中枢神经系统修复机制的理解
22.4.1比较转录组学确定中枢神经系统再生保守机制
22.4.2非哺乳动物模型可能为检测中枢神经系统修复新策略提供更快速的方法
22.5结论
参考文献
第23章心脏再生
23.1心脏
23.1.1心脏的进化
23.1.2心脏疾病——为什么我们希望能够再生心脏结构
23.1.3心脏的先天再生潜能
23.2心脏再生方法
23.2.1准备阶段
23.2.2用于心脏再生的细胞来源
23.2.3刺激内源性的再生反应
23.2.4体外重建心脏
23.3对生物医学工程中心脏组织结构的关注
23.3.1心脏传导系统
23.3.2心肌细胞结构
23.4关于心脏再生的结论性意见
参考文献
第24章眼组织再生与眼组织工程
24.1引言
24.2角膜
24.2.1角膜内皮
24.2.2角膜上皮和角膜缘干细胞
24.2.3设计材料时还需要考虑些什么
24.3晶状体
24.4视网膜
24.53D打印
24.6完美的器官组织工程: 从脊椎动物身上学到的
24.7结论
参考文献
第25章皮肤发育、再生及纤维化调控
25.1引言
25.2皮肤发育
25.2.1表皮发育
25.2.2生长和内稳态
25.3伤口修复愈合
25.3.1伤口修复愈合的阶段
25.3.2病理性伤口愈合
25.4皮肤再生
25.4.1胎儿伤口的愈合
25.4.2口腔黏膜愈合
25.5瘢痕和纤维化
25.6展望
参考文献
第26章用合成生物学对细胞编程以构建组织： 工程化发育与再生的新途径
26.1引言
26.2组织发育工程的背景与动机
26.3合成生物学： 基于分子与细胞程序设计的生物学构建
26.4组织生物学概念
26.4.1组织作为机器人材料
26.4.2模拟
26.4.3关键分子组分
26.5控制组织形态发生
26.5.1形态发生动力学
26.5.2级联反应
26.5.3分工
26.6复杂组织形成的工程化
26.6.1可自我再生的工程化组织
26.6.2用于肢体再生的合成芽基
26.7展望
致谢
参考文献
第27章反复出现的概念
27.1引言
27.2工程化再生需要了解的十大重要概念清单
27.2.1存在模式形成细胞和模式跟随细胞，两者对于再生都需要
27.2.2细胞具有有限的行为，基因调控功能协调这些行为
27.2.3再生的关键是芽基形成，芽基形成的关键是去分化
27.2.4再生和整合是不同的过程
27.2.5神经很重要
27.2.6细胞外基质很重要
27.2.7再生涉及的信号不多，相同的保守信号以不同的方式进行调控
27.2.8我们的目标不是让人类像火蜥蜴一样再生，而是利用那些可以再生的模式生物来识别调控再生的通路
27.2.9再生具有一种内在的阴阳二元性
27.2.10下一步我们需要做什么
致谢
