组织工程化血管种子细胞研究进展
心血管外科需要各种直径的血管移植物作为修补材料。临床已经应用的血管移植材料有自体血管、异体血管和人工高分子材料管道[如涤纶(Dacron)和膨化聚四氟乙烯(ePTFE)]，尽管其能改善和延长患者的生命，但均未达到理想的程度，随着近年组织工程学的进展，构建组织工程人工血管日益受到重视。
理想的人工血管是利用组织工程技术，将活细胞种植于血管支架上，制造出一种与受体组织相容性好、无免疫原性、有活力、耐久性长、可塑性好的生物血管。这种理想的血管不但具有自我修复能力，移植后能维持管腔的长期通畅，而且能为正在成长的患者提供增长能力，从而提高移植血管的长期疗效。
血管组织工程材料
理想的组织工程化血管应具有与生理动脉相似的结构与功能。组织工程化血管研究主要包括以下三个方面：细胞外基质替代物的研究；种子细胞制取、培养、种植的研究；组织工程化血管应用的研究。其中种子细胞制取、培养、种植的研究是关键性步骤。
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种子细胞的来源、分离提取、培养和种植
种子细胞的来源
机体的细胞都表达一定的抗原性，特别是内皮细胞具有强烈的同种异体原性，所以组织工程细胞一般采用自体组织细胞，这一点人们已经达成共识。构建组织工程的细胞应是：容易培养，黏附力强；其分子结构和功能与正常血管细胞相似；临床上易取得，具有实用性。
血管壁细胞
自1978年Herring首先提出内皮细胞应用于组织工程设想以来，该技术在发展上经历了三个阶段：静脉内皮细胞单期种植；微血管内皮细胞单期种植；自体内皮细胞扩增培养种植。
Munerett等对动脉和毛细血管系统进行了研究，他们分别提取了主动脉、心耳毛细血管、动脉滋养血管内皮细胞在体外培养，发现三种不同来源的内皮细胞在组织形态学和内皮细胞标志物(CD34、Ⅷ、Fc、Vkex、Lectin)表达上基本相似，但在功能表达上存在差异。主动脉内皮细胞具有最好的体外培养动力学表现，同时主动脉内皮细胞所形成的毛细血管结构比其他两种细胞形成的结构更稳定持久。所以，主动脉内皮细胞被认为更适合成为组织工程的细胞来源，但是主动脉组织在临床难以获取，最终应用存在一定问题。
, 百拇医药
造血系统来源的干细胞及间充质干细胞(MSC)
CD34+干细胞 有研究表明，左心辅助装置的内腔有单层内皮细胞形成，提示在血液系统中存在内皮细胞的前体细胞。Shi等成功地在外周血、脐血、骨髓中分离提纯CD34+内皮细胞前体细胞——成血管细胞，在体外加入纤维生长因子、胰岛素样生长因子1、血管内皮生长因子，诱导并使之分化成内皮细胞，通过建立狗骨髓抑制模型，证明这些CD34+细胞来源于骨髓，可以在植入的瓣膜表面形成单层内皮细胞层。
间充质干细胞 MSC最初是由Friedenstein发现的一类易于贴附于塑料培养板表面的细胞，它具有向骨、软骨、脂肪、肌肉及肌腱等组织分化的潜能。在机体内MSC存在于许多组织中，尤以骨髓中最多，利用它进行组织工程研究有以下优势：(1)取材方便，且对机体无害，MSC可取自自体骨髓，简单的骨髓穿刺即可获得；(2)MSC取自自体，由它诱导而来的组织在进行移植时不存在组织配型及免疫排斥问题；(3)MSC分化的组织类型广泛，理论上讲它能分化为所有的间充质组织类型，如：软骨、脂肪、肌肉及肌腱等。目前用于分离MSC的方法主要有：密度梯度离心法、贴壁筛选法和流式细胞仪分离法三种。
, 百拇医药
尽管目前研究还刚开始，这两种细胞却已显现出巨大的潜能，有可能取代成人血管种子细胞而成为最理想的组织工程细胞。
胚胎干细胞(ESC)
存在于哺乳动物发育早期胚胎中的(着床前)多能干细胞，具有持续增殖而不分化的能力以及经诱导后可分化形成一个成熟个体中所有类型细胞的潜能。细胞定向分化的尝试在动物中已取得了可喜结果，神经元细胞、造血细胞以及心肌细胞已在体外获得。人ESC(包括从中发展的细胞工程和组织工程)要真正在人类医学中得到应用，尚需相当长时间。首先，人们还不能有效地诱导干细胞向特定的细胞类型分化；另外，更困难的是，还不能有效地建立无免疫原性的ESC；再者，ESC的应用还涉及到伦理道德方面观念的制约。
细胞分离培养种植
组织工程细胞技术可分为三类：(1)分别提取、分别培养、分层种植。取来新鲜组织，对内皮细胞和间质细胞分别提取，然后各自培养，种植时先种间质细胞再种内皮细胞。(2)混合提取、分别培养、分层种植。细胞提取时将内皮细胞和间质细胞一齐取下，体外将细胞分离，分别加以培养扩增，分层种植。(3)混合提取、联合培养、混合种植。两种细胞一并提取，不分离，联合培养，并一齐无序地种植到支架表面。至于哪种方法较好，目前尚无定论。
近年的研究发现，EC的多种功能是依赖剪切力的。剪切力作为一种调节因子，调节EC的基因表达。Kim 等提出了动态培养的概念在旋转或震荡中培养，增加了细胞附壁的机会。研究发现，EC在流动培养下生长良好，血管EC被拉长，其长轴方向与流场方向趋于一致。在不同流动培养方式作用下，EC能适应剪切力递增式和阶跃式增加的作用，阶跃式增加剪切力更加方便，在流动培养中切实可行。
展望
血管组织工程作为一门新兴的前沿科学，近年来虽然取得了飞速发展，但最终应用于临床仍存在各种各样的困难，有许多问题需要解决。各种新技术和新方法的出现，将为这方面研究注入新的活力和希望。, 百拇医药(张超纪)
理想的人工血管是利用组织工程技术，将活细胞种植于血管支架上，制造出一种与受体组织相容性好、无免疫原性、有活力、耐久性长、可塑性好的生物血管。这种理想的血管不但具有自我修复能力，移植后能维持管腔的长期通畅，而且能为正在成长的患者提供增长能力，从而提高移植血管的长期疗效。
血管组织工程材料
理想的组织工程化血管应具有与生理动脉相似的结构与功能。组织工程化血管研究主要包括以下三个方面：细胞外基质替代物的研究；种子细胞制取、培养、种植的研究；组织工程化血管应用的研究。其中种子细胞制取、培养、种植的研究是关键性步骤。
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种子细胞的来源、分离提取、培养和种植
种子细胞的来源
机体的细胞都表达一定的抗原性，特别是内皮细胞具有强烈的同种异体原性，所以组织工程细胞一般采用自体组织细胞，这一点人们已经达成共识。构建组织工程的细胞应是：容易培养，黏附力强；其分子结构和功能与正常血管细胞相似；临床上易取得，具有实用性。
血管壁细胞
自1978年Herring首先提出内皮细胞应用于组织工程设想以来，该技术在发展上经历了三个阶段：静脉内皮细胞单期种植；微血管内皮细胞单期种植；自体内皮细胞扩增培养种植。
Munerett等对动脉和毛细血管系统进行了研究，他们分别提取了主动脉、心耳毛细血管、动脉滋养血管内皮细胞在体外培养，发现三种不同来源的内皮细胞在组织形态学和内皮细胞标志物(CD34、Ⅷ、Fc、Vkex、Lectin)表达上基本相似，但在功能表达上存在差异。主动脉内皮细胞具有最好的体外培养动力学表现，同时主动脉内皮细胞所形成的毛细血管结构比其他两种细胞形成的结构更稳定持久。所以，主动脉内皮细胞被认为更适合成为组织工程的细胞来源，但是主动脉组织在临床难以获取，最终应用存在一定问题。
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造血系统来源的干细胞及间充质干细胞(MSC)
CD34+干细胞 有研究表明，左心辅助装置的内腔有单层内皮细胞形成，提示在血液系统中存在内皮细胞的前体细胞。Shi等成功地在外周血、脐血、骨髓中分离提纯CD34+内皮细胞前体细胞——成血管细胞，在体外加入纤维生长因子、胰岛素样生长因子1、血管内皮生长因子，诱导并使之分化成内皮细胞，通过建立狗骨髓抑制模型，证明这些CD34+细胞来源于骨髓，可以在植入的瓣膜表面形成单层内皮细胞层。
间充质干细胞 MSC最初是由Friedenstein发现的一类易于贴附于塑料培养板表面的细胞，它具有向骨、软骨、脂肪、肌肉及肌腱等组织分化的潜能。在机体内MSC存在于许多组织中，尤以骨髓中最多，利用它进行组织工程研究有以下优势：(1)取材方便，且对机体无害，MSC可取自自体骨髓，简单的骨髓穿刺即可获得；(2)MSC取自自体，由它诱导而来的组织在进行移植时不存在组织配型及免疫排斥问题；(3)MSC分化的组织类型广泛，理论上讲它能分化为所有的间充质组织类型，如：软骨、脂肪、肌肉及肌腱等。目前用于分离MSC的方法主要有：密度梯度离心法、贴壁筛选法和流式细胞仪分离法三种。
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尽管目前研究还刚开始，这两种细胞却已显现出巨大的潜能，有可能取代成人血管种子细胞而成为最理想的组织工程细胞。
胚胎干细胞(ESC)
存在于哺乳动物发育早期胚胎中的(着床前)多能干细胞，具有持续增殖而不分化的能力以及经诱导后可分化形成一个成熟个体中所有类型细胞的潜能。细胞定向分化的尝试在动物中已取得了可喜结果，神经元细胞、造血细胞以及心肌细胞已在体外获得。人ESC(包括从中发展的细胞工程和组织工程)要真正在人类医学中得到应用，尚需相当长时间。首先，人们还不能有效地诱导干细胞向特定的细胞类型分化；另外，更困难的是，还不能有效地建立无免疫原性的ESC；再者，ESC的应用还涉及到伦理道德方面观念的制约。
细胞分离培养种植
组织工程细胞技术可分为三类：(1)分别提取、分别培养、分层种植。取来新鲜组织，对内皮细胞和间质细胞分别提取，然后各自培养，种植时先种间质细胞再种内皮细胞。(2)混合提取、分别培养、分层种植。细胞提取时将内皮细胞和间质细胞一齐取下，体外将细胞分离，分别加以培养扩增，分层种植。(3)混合提取、联合培养、混合种植。两种细胞一并提取，不分离，联合培养，并一齐无序地种植到支架表面。至于哪种方法较好，目前尚无定论。
近年的研究发现，EC的多种功能是依赖剪切力的。剪切力作为一种调节因子，调节EC的基因表达。Kim 等提出了动态培养的概念在旋转或震荡中培养，增加了细胞附壁的机会。研究发现，EC在流动培养下生长良好，血管EC被拉长，其长轴方向与流场方向趋于一致。在不同流动培养方式作用下，EC能适应剪切力递增式和阶跃式增加的作用，阶跃式增加剪切力更加方便，在流动培养中切实可行。
展望
血管组织工程作为一门新兴的前沿科学，近年来虽然取得了飞速发展，但最终应用于临床仍存在各种各样的困难，有许多问题需要解决。各种新技术和新方法的出现，将为这方面研究注入新的活力和希望。, 百拇医药(张超纪)