前言

本书代表了再生工程领域下一步的发展。从我们可以通过发育生物学和工程学的融合来实现人类再生的观点出发，再生工程这一新领域已经向前发展。新杂志《再生工程和转化医学》以及作为美国化学工程师学会一部分的再生工程学会的诞生，都是这种发展的证明。总的来说，这些都彰显了将发育生物学和组织工程相结合的重要性。这种结合将成功地超越对身体部分损伤的修复，实现组织和器官再生。

本书被看作超越了开创性的教材《再生工程》

Laurencin，C．T．and Khan，Y．(2013)．Regenerative Engineering．CRC Press，Taylor & Francis Group．Boca Raton，FL．，为生物医学工程专业的高年级本科生编写的教科书。与《再生工程》列出了整合到再生工程的广泛的主题和学科不同，《再生工程与发育生物学——原理和应用》聚焦在这些学科的核心之一——发育生物学。这本书是由加图·洛朗森(Cato Laurencin)博士担任主编的再生工程系列丛书的一部分，这些书的内容集中于再生工程领域的五个分支中的一个或多个分支： 材料、发育生物学、干细胞、物理学和临床转化。本书的各章节都是由优秀的发育生物学家撰写的。对他们来说，思考如何通过使用组织工程/生物材料的工具来控制他们所研究的过程是个挑战。作者们没有讨论基因和发育通路的清单，而是更广泛地探讨了他们的主题，就如何朝着促再生治疗迈出下一步提供了见解和思考。每一章都有足够的细节来支持这些结论，并提出了下一步该做什么的想法，以及指导读者去哪里获得了解更多细节的参考资料。

本书旨在面向两个领域的读者实现不同的目的。对于发育生物学领域的读者，我鼓励大家开始思考诱导再生为什么是一个工程问题。从历史上看，发育生物学一直致力于发现事物是如何运行的，现在是时候用这些知识让事物运行起来了。这就是工程师们所做的，他们制造出能工作的东西。对于工程领域的读者，我鼓励你们认识到，发育生物学家已经发现了很多关于胚胎发育和动物再生的知识，并且已经确定了一些关键的特性和过程，这些特性和过程需要通过工程的方法来实现身体各部分的再生。在本书的结尾，我试图综合一下作者们反复提到的主题。我把这本书看作一个实验，在这个实验中，我要求发育生物学领域的优秀研究者们从他们的角度写下再生最重要的主题。我认为重点就是那些写得最多的主题。

在发育生物学所讨论的不同模式生物的复杂性和多样性之上，显现出了三个统一的原则。首先，我们认识到胚胎和再生发育基本的细胞与分子机制是高度保守的。当从广义上考虑再生，很明显，有丝分裂、迁移和分化等再生机制在地球生命史上很早就进化形成了。因此，所有动物都能在一定程度上再生，有些动物能很好地再生。历史上，发育遗传学让我们能够发现调节这些细胞行为的信号和通路。今天，随着基因组学和基因操作工具的进步，我们可以在超出传统的、遗传上可驯服的模式生物之外的无限物种中研究这些机制。这样，我们能够重温经典的再生模型，以便梳理出从损伤开始并最终导致受损或丢失结构再生的事件序列。

第二个原则同样重要，即在胚胎中制造一个器官的通路可以在成年后被重新利用(再生)。虽然在胚胎或成体中控制这些机制的细节可能存在差异，但发育通路至少起了一次作用(在胚胎发育期间)，在成年后不能很好再生的动物中也是如此。因此，获取和控制这些发育通路对工程化再生是必要的，也是可行的。通路的保守性是现代发育遗传学的一个重要发现，而再生的关键是探索损伤后如何调控这些通路。

最后，最重要的是，对于实际需要进行工程化构建的东西，我们需要构建基础单元(细胞)以及指导这些单元如何组合的“操作指南”，以便重建缺失或损坏的结构。有几章叙述的重点是细胞能做什么(增殖、迁移和分化/去分化)，以产生具有再生能力的细胞群。但是我们知道你需要的不仅仅是细胞，你还需要告诉细胞去哪里和制造什么的信息。这就是我们现在称之为“信息网格”的再生蓝图。功能是一种涌现特征，当不同的细胞被适当地组织成一个功能结构时就会产生这种特征，而信息网格中编码的正是这些用于组织细胞的信息。

对信息网格进行再生是再生工程的必然目标。在如何制造具有再生能力的细胞方面取得的进展(例如，干细胞，这是再生工程系列丛书中的一本书的主题)几乎肯定会解决在不久的将来获得再生所需的构件的挑战。然而，如果没有用于协调这些细胞及其后代的行为的必要的信息，我们将无法再生出能够恢复已失去功能的结构。挑战在于学习如何提供必要的信息，我认为这些信息必须来自再生工程师。诱导内源性信息网格的再生可能在遥远的将来能实现，但我们需要记住，对于今天需要有效再生疗法的患者来说，这是一个紧迫的问题。今天的挑战是双重的： 我们需要了解信息是什么，我们需要使用工程工具箱来提供和控制这些信息。