简单介绍几种较为成熟的
组织工程化产品,以代表该领域的进展,其中组织工程化骨和皮肤已经产业化和商品化。
1、组织工程化皮肤
皮肤是人体被覆盖于外表最大的器官,由于结构和解剖部位的特殊性,容易受到各种因素的侵害而发生严重损害。临床上最常见的就是皮肤大面积全层烧伤和糖尿病顽固性溃疡创面的修复问题。传统治疗方法是采用自体皮移植术,早期用异体或异种皮暂时覆盖创面,待浅度创面愈合后再行自体皮移植术。
解决大面积烧伤患者自体皮源紧缺一直是临床上的难题。表皮细胞和真皮成纤维细胞都是皮肤组织工程研究的种子细胞。最初体外培养的单纯自体上皮细胞膜片应用于少数创面,由于缺少真皮组织和真皮-表皮间的基底膜,移植后易产生水疱,组织脆性大,不耐磨,不抗压,易破损,愈合后的创面瘢痕增生严重。此后,逐步认识到真皮不仅赋予皮肤特殊的物理性能,而且通过真皮-表皮间的相互作用参与创面修复,即真皮成分可能有助于下调瘢痕组织增生和加速皮肤再生作用。
2、组织工程化软骨和骨
人体骨骼的主要功能是支撑、持重、力传导和保护内脏等。要求可降解的支架材料应具备一定的抗压、抗张和抗扭转的能力,既要有一定的强度,又要有一定的韧性。骨和软骨组织工程研究的种子细胞分别是成骨细胞和软骨细胞。Wakitani从兔胚胎分离培养软骨细胞,与胶原混合后进行同种异体移植,结果使兔关节软骨缺损的修复得到成功。与此同时,Lang等从新生小鼠分离培养成骨细胞,然后接种到羟基磷灰石和明胶并植入同系小鼠体内,发现能明显提高骨组织再生速度。此后,软骨和骨组织工程研究发展迅速。与多细胞成分的其他组织相比,软骨和骨组织细胞成分较为单一,组织构建相对容易,是软骨和骨组织工程临床应用效果较好的主要原因。
3、组织工程化肌腱
肌腱组织工程研究的种子细胞时肌腱细胞。Cao等从小牛肌腱中分离培养出肌腱细胞,与聚羟基乙酸纤维联合培养1周后,植入到小鼠皮下,术后12周时其结构已接近正常肌腱,生物力学检测达到正常小牛肌腱的57%,并有随时间延长而增加抗拉强度的趋势。由此推动了肌腱组织工程技术的发展。我国学者杨志明等领导的研究小组,也成功地完成组织工程化肌腱的动物移植实验工作,该组织工程技术有望在近期应用于临床。
4、组织工程化周围神经
雪旺细胞是周围经组织工程研究的种子细胞。Aguayo等将体外培养的乳鼠雪旺细胞种植到5mm长得血管腔内,然后与大鼠神经缺损端吻合,术后3-6周发现血管内有大量再生的神经纤维,由此奠定了神经组织工程学发展的基础。
组织工程血管和膀胱,以及胚胎期的胎儿神经组织等都在进行或已经完成人体试验。肝脏、胰腺、心脏、乳房、手指和耳朵等正在实验室里生长成形。随着人类牙釉质全部基因测序工作的完成,有望在未来5-10内培育出人体牙釉质。预示着外科领域进入一个组织工程化人体组织器官治疗的新时代。考虑到最近所取得的进展,美国生物学家、诺贝尔奖获得者Gilbert认为,用不了50年,人类能够培育出人体的所有器官。