生命科学前沿-组织工程.ppt

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1、组织工程1目录组织工程学及其发展组织工程研究内容组织工程种子细胞研究组织工程支架材料组织器官的构建组织工程面临的挑战1.组织工程学及其发展“组织工程学”概念是1987年RobertLanger和JosephPVacanti在由美国科学基金会举办的生物工程小组会上首次提出的，1988年正式定义。组织工程(TissueEngineering)定义：应用生命科学与工程学的原理与技术，在正确认识哺乳动物的正常及病理两种状态下的组织结构与功能关系的基础上，研究、开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态的生物替代物的一门新兴学科1.1组织工程学概念组织工程是近年来正在兴起的一

2、门多学科交叉的边缘学科，属于生物高技术范畴，它融合了细胞生物学、工程科学、材料科学和外科学等多个学科，必将促进和带动相关高技术领域的交叉、渗透和发展，并由此衍生出新的高技术产业。组织工程的概念一提出，就受到各国学者的广泛关注，目前，美国已有相当数量的研究机构（包括NASA、DOE、NIH等），许多相关大学（包括MIT、HMS、GIT、UCSD、UMASTFFU）都参与了组织工程的研究。我国也掀起了一股组织工程热，目前已在软骨、骨、肌腱、血管、皮肤、角膜等领域取得了可喜的进展。1.2组织工程学的发展组织工程学的建立和发展与很多因素有关：①随着人类物质、文化生活水平的提高，对损伤、疾病的

3、治疗要求越来越高，不仅要求治好伤、病，还要求良好的功能及完美的外形，需要寻找新的治疗途径。②科学技术总体水平的提高，如完善的细胞培养技术和可控降解的高分子材料的问世，为体外构建“组织”、“器官”提供了条件③高、新技术的开发与利用是组织工程学研究的基础，如基因工程技术、免疫隔离技术等为改造细胞提供了新方法。④巨大的市场需求为组织工程学发展注入了动力。众多的投资公司注入大量资本进行组织工程学研究。这些是组织工程学研究发展的基础与动力。2.组织工程研究内容组织工程研究包括以下四个方面种子细胞研究细胞外基质的研究组织器官的构建组织工程临床应用此外，还须同时进行一下研究检测方法及检验标准。临床

4、验证方法及策略研究。F产业化研究。组织工程研究内容组织工程的核心建立细胞与生物材料的三维空间复合体，即具有生命力的活体组织，用以对病损组织进行形态、结构和功能的重建并达到永久性替代基本原理和方法将体外培养扩增的正常组织细胞，吸附于一种生物相容性良好并可被机体吸收的生物材料上形成复合物，将细胞-生物材料复合物植入机体组织、器官的病损部位，随着生物材料逐渐被机体降解吸收，细胞生长、繁殖、分化形成在形态和功能上与相应器官、组织一致的新的组织，达到修复创伤和重建功能的目的。种子细胞的培养是组织工程的基本要素，细胞主要来源于自体、同种异体、异种组织细胞等。自体组织细胞应为首选。现在的研究多集中

5、于以下的几个方面：载体等技术用于细胞的快速增殖干细胞工程采用各种生长因子和端粒酶调节与延缓细胞的老化采用各种方法（包括自身转化、化学、物理、病毒等）诱导细胞发生转化，使其倍增时间减少，永生化或生命期延长.3种子细胞研究3.1种子细胞来源3.1.1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

6、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；此外，ESC的应用还涉及到伦理道德方面观念的制约。3.1.2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.MSC用于组织工程研究有以下优势：①取材方便，且对机体无害，简单的骨髓穿刺即可获得；②MSC可取自自体，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；③MSC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

7、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。3.1.3内皮细胞：内皮细胞应用于组织工程构建，在技术上经历了三个发展阶段：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来源的内皮细胞进行了研究，发现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，更适合成为组织工程种子细胞来源，但是主动脉组织在临床难以获取，最终应用存在一定问题。3.1.4成纤维细