加快组织工程学临床基础研究的步伐
作者：杨志明
单位：610041 成都，华西医科大学附属第一医院骨科
关键词：
中华骨科杂志000902
组织工程学已有10多年的发展历史，由于提出了“体外复制组织(器官)”的新思想，使组织工程学研究不仅具有重要的科学意义，同时也具有潜在的经济效益。我国开始组织工程学研究的起步时间与国外相近，不少研究成果的水平与国外相当，在某些领域已达国际领先水平。如何发挥我国的特色，加快组织工程学基础研究的步伐，尽快将其应用于临床实践，将是广大科研工作者与临床工作者共同努力的方向。
一、骨骼、肌肉系统的组织工程学研究现状
我国对骨骼、肌肉系统的组织工程学研究主要集中在骨、关节软骨、肌腱、肌肉和周围神经方面。骨组织工程学研究的主要功能细胞是成骨细胞。在对不同来源成骨细胞的比较研究中发现，由骨髓来源的成骨细胞增殖能力较强，但成骨能力较差，而由骨膜来源的成骨细胞增殖能力弱，但成骨能力强。骨的组织工程学研究需要大量既有良好增殖能力、成骨活性强、还能连续传代、不衰老的种子细胞，这些均需利用转基因技术改造细胞才能实现。骨组织工程学的支架材料包括过陶瓷类、高分子聚合物和生物衍生材料。由于骨组织结构和功能的特殊性，故要求支架材料应具有一定的力学强度、韧性和接近人体正常骨支架的孔隙率和孔径，在现有的各种材料中，以生物衍生材料更符合应用要求。
, 百拇医药
软骨细胞是软骨组织中惟一的细胞成分。经研究发现，体外培养的第2～4代软骨细胞为适宜构建软骨组织工程的细胞。软骨组织工程的主要支架材料为聚乳酸、聚羟基乙酸以及聚乳酸与聚羟基乙酸的共聚物等。近年来，国外采用液态Pluronic与软骨细胞复合后，在体内随意塑形，构建支架软骨具有优越性。传统的组织工程化软骨的构建是将高密度软骨细胞接种在多孔支架材料上，形成软骨组织。而由Kato发展的无支架材料的离心管培养技术，可以形成骺板软骨。最近的研究已经证实，用这种方法在体外构建的关节软骨，其DNA含量、糖胺多糖与其比值出现的高峰时间不同步，其临床意义尚需深入研究。
肌腱需承受较大的拉应力，既要有一定的滑动度，又不能与周围组织发生粘连，故而研究难度较大，至今仍没有突破性的进展。肌腱细胞是一种生长缓慢的细胞，当传至第13代以后，其分泌Ⅰ型胶原的能力即显著下降，应用外源性生长因子可促进其增殖。应用转基因技术，将ptsA58H质粒转入肌腱细胞，已连续传代75代，仍保持分泌Ⅰ型胶原的能力，无肿瘤化倾向，为肌腱组织工程学的研究提供了标准细胞系。
, 百拇医药
骨骼肌成肌细胞是哺乳类动物体内惟一能大量增殖、迁移的前体细胞，经过体外分离、培养、纯化，可提高形成肌小管的能力，用于促进肌组织再生、构建肌性管道和治疗遗传性肌病。
用组织工程技术构建周围神经桥接体的关键是使雪旺细胞长期存活，并保存其功能。已建立的MSC800永生化雪旺细胞系，为周围神经的组织工程学研究提供了标准细胞系。
二、临床应用及其前景
近10多年来，国内外在组织工程学研究方面均已取得了显著成就，由美国国家食品药物管理局(Food and Drug Administration,FDA)批准的第一个组织工程化产品——组织工程化皮肤已应用于临床。组织工程化软骨也已扩大临床验证，有可能在近期获得FDA批准，提供临床应用。1例Poland综合征患儿，由于胸壁畸形导致心肺功能障碍，在美国首次采用组织工程学技术修复，经过4年随访，已完全恢复正常人的生活和体育活动。
, 百拇医药
在我国，首先应用于临床的组织工程化产品也是组织工程化皮肤，由第三军医大学试用于10例患者，获得了良好的皮肤覆盖。虽然还不具备毛发、排汗、感觉等功能，但亦是组织工程化产品临床应用的良好开端。华西医科大学经过10多年对肌腱的组织工程学研究，已于1999年7月开始应用于临床。该组织工程化肌腱是以碳纤维和聚羟基乙酸编织带为支架，种植入人胚胎肌腱细胞，经体外培养7d后植入人体内，用于修复喙锁韧带损伤5例，修复陈旧性跟腱缺损2例，手术后患者均无明显的局部及全身反应，经6～10个月随访均恢复功能。此外，采用生物衍生骨作为支架材料，与人胚胎骨膜成骨细胞联合培养修复骨缺损；与自体骨髓基质干细胞联合培养形成组织工程化肋骨，修复巨大肿瘤切除后的胸壁缺损；应用体外培养的人胚胎成肌细胞种植，治疗重症肌营养不良症等，近期均已取得良好效果。事实上，应用组织工程学原理和技术，还成功地构建了血管、气管、耳软骨、指骨、韧带、输尿管、膀胱、心瓣膜等，经动物体内植入实验，均显示了良好的临床应用前景。
三、对组织工程学研究的展望
虽然在组织工程学研究方面已取得了十分可喜的成绩，但仍存在许多需要解决的问题，包括适应不同组织构建的支架材料；种子细胞的筛选和同种异体细胞的免疫学；细胞与支架材料的作用机制及影响因素；应力对细胞增殖、功能的影响；体内植入后的最终结局；组织工程产品的标准化及检验标准等。解决这些问题，需要多学科交叉与结合，最终经过临床应用检验，不断探索，预计在不太长的时间内，将会有更多、更成熟的组织工程化组织用于临床，尽可能少地切取自体组织移植，必将使更多的患者受益。
(收稿日期:2000-06-20), 百拇医药
单位：610041 成都，华西医科大学附属第一医院骨科
关键词：
中华骨科杂志000902
组织工程学已有10多年的发展历史，由于提出了“体外复制组织(器官)”的新思想，使组织工程学研究不仅具有重要的科学意义，同时也具有潜在的经济效益。我国开始组织工程学研究的起步时间与国外相近，不少研究成果的水平与国外相当，在某些领域已达国际领先水平。如何发挥我国的特色，加快组织工程学基础研究的步伐，尽快将其应用于临床实践，将是广大科研工作者与临床工作者共同努力的方向。
一、骨骼、肌肉系统的组织工程学研究现状
我国对骨骼、肌肉系统的组织工程学研究主要集中在骨、关节软骨、肌腱、肌肉和周围神经方面。骨组织工程学研究的主要功能细胞是成骨细胞。在对不同来源成骨细胞的比较研究中发现，由骨髓来源的成骨细胞增殖能力较强，但成骨能力较差，而由骨膜来源的成骨细胞增殖能力弱，但成骨能力强。骨的组织工程学研究需要大量既有良好增殖能力、成骨活性强、还能连续传代、不衰老的种子细胞，这些均需利用转基因技术改造细胞才能实现。骨组织工程学的支架材料包括过陶瓷类、高分子聚合物和生物衍生材料。由于骨组织结构和功能的特殊性，故要求支架材料应具有一定的力学强度、韧性和接近人体正常骨支架的孔隙率和孔径，在现有的各种材料中，以生物衍生材料更符合应用要求。
, 百拇医药
软骨细胞是软骨组织中惟一的细胞成分。经研究发现，体外培养的第2～4代软骨细胞为适宜构建软骨组织工程的细胞。软骨组织工程的主要支架材料为聚乳酸、聚羟基乙酸以及聚乳酸与聚羟基乙酸的共聚物等。近年来，国外采用液态Pluronic与软骨细胞复合后，在体内随意塑形，构建支架软骨具有优越性。传统的组织工程化软骨的构建是将高密度软骨细胞接种在多孔支架材料上，形成软骨组织。而由Kato发展的无支架材料的离心管培养技术，可以形成骺板软骨。最近的研究已经证实，用这种方法在体外构建的关节软骨，其DNA含量、糖胺多糖与其比值出现的高峰时间不同步，其临床意义尚需深入研究。
肌腱需承受较大的拉应力，既要有一定的滑动度，又不能与周围组织发生粘连，故而研究难度较大，至今仍没有突破性的进展。肌腱细胞是一种生长缓慢的细胞，当传至第13代以后，其分泌Ⅰ型胶原的能力即显著下降，应用外源性生长因子可促进其增殖。应用转基因技术，将ptsA58H质粒转入肌腱细胞，已连续传代75代，仍保持分泌Ⅰ型胶原的能力，无肿瘤化倾向，为肌腱组织工程学的研究提供了标准细胞系。
, 百拇医药
骨骼肌成肌细胞是哺乳类动物体内惟一能大量增殖、迁移的前体细胞，经过体外分离、培养、纯化，可提高形成肌小管的能力，用于促进肌组织再生、构建肌性管道和治疗遗传性肌病。
用组织工程技术构建周围神经桥接体的关键是使雪旺细胞长期存活，并保存其功能。已建立的MSC800永生化雪旺细胞系，为周围神经的组织工程学研究提供了标准细胞系。
二、临床应用及其前景
近10多年来，国内外在组织工程学研究方面均已取得了显著成就，由美国国家食品药物管理局(Food and Drug Administration,FDA)批准的第一个组织工程化产品——组织工程化皮肤已应用于临床。组织工程化软骨也已扩大临床验证，有可能在近期获得FDA批准，提供临床应用。1例Poland综合征患儿，由于胸壁畸形导致心肺功能障碍，在美国首次采用组织工程学技术修复，经过4年随访，已完全恢复正常人的生活和体育活动。
, 百拇医药
在我国，首先应用于临床的组织工程化产品也是组织工程化皮肤，由第三军医大学试用于10例患者，获得了良好的皮肤覆盖。虽然还不具备毛发、排汗、感觉等功能，但亦是组织工程化产品临床应用的良好开端。华西医科大学经过10多年对肌腱的组织工程学研究，已于1999年7月开始应用于临床。该组织工程化肌腱是以碳纤维和聚羟基乙酸编织带为支架，种植入人胚胎肌腱细胞，经体外培养7d后植入人体内，用于修复喙锁韧带损伤5例，修复陈旧性跟腱缺损2例，手术后患者均无明显的局部及全身反应，经6～10个月随访均恢复功能。此外，采用生物衍生骨作为支架材料，与人胚胎骨膜成骨细胞联合培养修复骨缺损；与自体骨髓基质干细胞联合培养形成组织工程化肋骨，修复巨大肿瘤切除后的胸壁缺损；应用体外培养的人胚胎成肌细胞种植，治疗重症肌营养不良症等，近期均已取得良好效果。事实上，应用组织工程学原理和技术，还成功地构建了血管、气管、耳软骨、指骨、韧带、输尿管、膀胱、心瓣膜等，经动物体内植入实验，均显示了良好的临床应用前景。
三、对组织工程学研究的展望
虽然在组织工程学研究方面已取得了十分可喜的成绩，但仍存在许多需要解决的问题，包括适应不同组织构建的支架材料；种子细胞的筛选和同种异体细胞的免疫学；细胞与支架材料的作用机制及影响因素；应力对细胞增殖、功能的影响；体内植入后的最终结局；组织工程产品的标准化及检验标准等。解决这些问题，需要多学科交叉与结合，最终经过临床应用检验，不断探索，预计在不太长的时间内，将会有更多、更成熟的组织工程化组织用于临床，尽可能少地切取自体组织移植，必将使更多的患者受益。
(收稿日期:2000-06-20), 百拇医药