组织工程讲座课件

1、组织工程讲座心血管疾病心血管疾病组织工程学组织工程学组织工程讲座讲义提纲讲义提纲 组织工程学基本概况组织工程学基本概况 组织工程血管研究组织工程血管研究 组织工程瓣膜研究组织工程瓣膜研究 心肌细胞移植研究心肌细胞移植研究 生物反应器生物反应器组织工程讲座组织工程学研究涉及到材料学、工程学、生物化学、组织工程学研究涉及到材料学、工程学、生物化学、分子生物学、细胞生物学、临床医学、伦理学等多分子生物学、细胞生物学、临床医学、伦理学等多学科交叉与结合学科交叉与结合组织工程组织工程组织工程讲座组织工程概况组织工程概况器官移植器官移植制造组制造组织器官织器官生物工程生物工程基因工程基因工程组织工程组织工

2、程组织工程讲座Tissue engineering is the application of the principles and methodsof engineering and the life science toward the fundamentalunderstanding of structure-function relationships in normal andpathological mammalian tissue and the development of biologicalsubstitutes to restore, maintain or improv

3、e functions.Skalak and Fox (eds.), Tissue Engineering, Alan Liss, 1988Tissue engineering is an interdisciplinary field that applies the principles of engineering and the life sciences toward thedevelopment of biological substitutes that restore, maintain or improve tissue function. Langer and Vacant

4、i, Science 260, 1993组织工程定义组织工程定义组织工程讲座The Age of Tissue Engineering is upon us. As we are thrust toward a new millennium so too are our beliefs that the amalgamation of engineering and medicine will result in an explosion of knowledge that will enhance our understanding of developmental biology and

5、culminate in a new era in medicine enabling us to restore lost tissue function. Mikos and Vacanti, Tissue Engineering 1, 1995The goal of tissue engineering is to restore function through the delivery of living elements which become integrated into the patient. Vacanti and Langer, Lancet 354, 1999Tis

6、sue Engineering is also often referred to as regenerative medicineand/or reparative medicine.组织工程的定义组织工程的定义组织工程讲座组织工程的基本要素组织工程的基本要素组织工程的核心就是建立细胞与生物材料的三维组织工程的核心就是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空间复合体，即具有生命力的活体组织组织工程讲座国外组织工程学研究国外组织工程学研究TephaTepha公司和波士顿儿童医院获得美国商务部公司和波士顿儿童医院获得美国商务部200200万美元万美元Advanced Adva

7、nced Technology ProgramTechnology Program研究基金，用于人工心血管组织的研制研究基金，用于人工心血管组织的研制美国研制出人工心脏美国研制出人工心脏 英国：利用骨髓干细胞英国：利用骨髓干细胞 修复受损心肌修复受损心肌 组织工程讲座在美国，目前已经形成价值在美国，目前已经形成价值 6060亿美元的组织工程产业，亿美元的组织工程产业，并以每年并以每年25%25%的速度递增的速度递增 培育的骨骼、软骨、血管、皮肤以及神经组织正在进培育的骨骼、软骨、血管、皮肤以及神经组织正在进 行体内实验行体内实验 再造的肝脏、胰脏、乳房、心脏、手指、角膜等正在再造的肝脏、胰脏、

8、乳房、心脏、手指、角膜等正在 实验室里生长成形实验室里生长成形 据估计全球组织工程及其技术衍生产品则约有据估计全球组织工程及其技术衍生产品则约有10001000亿美亿美元的潜在市场可供开拓元的潜在市场可供开拓 国外组织工程学研究国外组织工程学研究组织工程讲座国内组织工程研究国内组织工程研究 1994 1994年中国组织工程在上海起步（曹谊林）年中国组织工程在上海起步（曹谊林） 19981998年，国家年，国家“973”973”重点计划将重点计划将“组织工程的基本科学问题组织工程的基本科学问题”研究课题立研究课题立项项 中国修复重建外科杂志中国修复重建外科杂志19971997年开辟专栏介绍组织工

9、程年开辟专栏介绍组织工程 中国组织工程和再生医学网中国组织工程和再生医学网 中国组织工程中国组织工程 19991999年在中国修复重建外科学会下建立了组织工程学组年在中国修复重建外科学会下建立了组织工程学组 20042004年曹谊林教授采用人体自身骨髓基质干细胞培养出了组织工程化的人年曹谊林教授采用人体自身骨髓基质干细胞培养出了组织工程化的人 体骨骼，最近已应用于临床体骨骼，最近已应用于临床 组织工程讲座国内组织工程研究国内组织工程研究我国开展组织工程研究的领先单位我国开展组织工程研究的领先单位军事医学科学院基础医学研究所军事医学科学院基础医学研究所中科院化学所高分子物理与化学国家重点实验室中

10、科院化学所高分子物理与化学国家重点实验室中国医学科学院组织工程研究中心中国医学科学院组织工程研究中心 上海组织工程研究中心（上海组织工程研究中心（“973”973”组织工程项目首席科学家曹谊林教授领衔）组织工程项目首席科学家曹谊林教授领衔）上海第二医科大学附属第九人民医院整复外科上海第二医科大学附属第九人民医院整复外科四川大学华西医院卫生部移植工程与移植免疫重点实验室组织工程研究室四川大学华西医院卫生部移植工程与移植免疫重点实验室组织工程研究室重庆大学生物工程学院生物力学及组织工程教育部重点实验室重庆大学生物工程学院生物力学及组织工程教育部重点实验室暨南大学生物医学工程研究所暨南大学生物医学工

11、程研究所复旦大学高分子科学系聚合物分子工程教育部重点实验室复旦大学高分子科学系聚合物分子工程教育部重点实验室组织工程讲座1 1，胚胎干细胞的培养、诱导分化及鉴定，胚胎干细胞的培养、诱导分化及鉴定 上海等地建立了人类胚胎干细胞和小鼠胚胎干细胞系，建立了诱导分化为成神经上海等地建立了人类胚胎干细胞和小鼠胚胎干细胞系，建立了诱导分化为成神经 干细胞、成肌肉干细胞、成血管内皮干细胞等技术，为应用胚胎干细胞作为组织干细胞、成肌肉干细胞、成血管内皮干细胞等技术，为应用胚胎干细胞作为组织 工程种子细胞的来源进行了开创性的工作工程种子细胞的来源进行了开创性的工作2 2，骨髓间质干细胞的分离、纯化及定向分化诱导

12、骨髓间质干细胞的分离、纯化及定向分化诱导 北京和上海建立了成年骨髓基质干细胞作为组织工程种子细胞来源的成熟技术体系北京和上海建立了成年骨髓基质干细胞作为组织工程种子细胞来源的成熟技术体系 3 3，种子细胞功能老化规律和延缓老化的研究种子细胞功能老化规律和延缓老化的研究 4 4，生物材料表面修饰及材料与细胞间亲和性改进的研究生物材料表面修饰及材料与细胞间亲和性改进的研究 5 5，生物降解高分子合成、降解速率调控及支架构筑研究生物降解高分子合成、降解速率调控及支架构筑研究 6 6，组织工程中的生物力学问题组织工程中的生物力学问题 7 7，组织工程化组织构建研究组织工程化组织构建研究 上海成功构建组

13、织工程化骨、软骨、肌健、皮肤、角膜基质、血管组织上海成功构建组织工程化骨、软骨、肌健、皮肤、角膜基质、血管组织中国的组织工程学研究进展中国的组织工程学研究进展 组织工程讲座成体干细胞成体干细胞组织工程种子细胞的新来源组织工程种子细胞的新来源 干细胞的可塑性与干细胞移植的基础研究干细胞的可塑性与干细胞移植的基础研究 成体干细胞的可塑性与受损组织的功能材料成体干细胞的可塑性与受损组织的功能材料外胚间充质干细胞在神经组织工程中的应用外胚间充质干细胞在神经组织工程中的应用自体骨髓干细胞移植在下肢缺血中的应用自体骨髓干细胞移植在下肢缺血中的应用组织工程种子细胞的大规模培养组织工程种子细胞的大规模培养 用

14、于组织工程的生物反应器及实验装置用于组织工程的生物反应器及实验装置细胞移植与人工血管生物化细胞移植与人工血管生物化 生物力学与组织工程生物力学与组织工程 组织工程的免疫学问题组织工程的免疫学问题生物力学在功能化组织工程中的应用生物力学在功能化组织工程中的应用组织工程皮肤的产业化组织工程皮肤的产业化组织工程骨的产业化思路及组织工程肌腱的产业化思路组织工程骨的产业化思路及组织工程肌腱的产业化思路 开展心肌组织工程和胰岛移植研究提高我国心脏病和糖尿病整体治疗水平开展心肌组织工程和胰岛移植研究提高我国心脏病和糖尿病整体治疗水平 组织工程化周围神经移植体的研究组织工程化周围神经移植体的研究 牙再生相关问

15、题研究牙再生相关问题研究 国内组织工程研究国内组织工程研究组织工程讲座组织工程血管组织工程血管组织工程瓣膜组织工程瓣膜组织工程心肌重建组织工程心肌重建 先天性心脏病先天性心脏病 冠状动脉疾病冠状动脉疾病 血管疾病血管疾病 瓣膜疾病瓣膜疾病 心肌疾病心肌疾病心血管疾病组织工程学心血管疾病组织工程学研究范围研究范围组织工程讲座心脏瓣膜替代物心脏瓣膜替代物生物瓣膜生物瓣膜机械瓣膜机械瓣膜组织工程讲座血管替代物血管替代物Dacron Dacron 人工血管人工血管 膨体聚四氟乙烯膨体聚四氟乙烯 （ePTFE） 自体血管自体血管 异体血管异体血管乳内血管乳内血管大隐静脉大隐静脉异种血管异种血管同种血管同

16、种血管 理想的血管移植物理想的血管移植物生物血管生物血管人工合成血管人工合成血管免疫，血栓，免疫，血栓，感染，钙化感染，钙化组织工程讲座组织工程化血管研究组织工程化血管研究组织工程讲座动脉动脉静脉静脉 腔大，壁薄，管壁常塌陷腔大，壁薄，管壁常塌陷中膜平滑肌和弹性组织不发达中膜平滑肌和弹性组织不发达内弹性膜不明显或缺如内弹性膜不明显或缺如部分静脉有静脉瓣部分静脉有静脉瓣内膜：单层扁平内皮细胞内膜：单层扁平内皮细胞中层：中层：SMCSMC和胶原和胶原正常血管结构正常血管结构组织工程讲座血管细胞外基质成分血管细胞外基质成分胶原胶原非胶原糖蛋白非胶原糖蛋白氨基聚糖氨基聚糖蛋白聚糖蛋白聚糖弹性蛋白弹性蛋

17、白组织工程讲座血管胶原血管胶原，型胶原为主型胶原为主组织工程讲座纤粘连蛋白（纤粘连蛋白（FIBRONECTIN） 细胞与基质连接细胞与基质连接基质与基质连接基质与基质连接在肽链中央的与细胞相结合的模块中在肽链中央的与细胞相结合的模块中存在存在RGDRGD序列，是细胞表面某些整序列，是细胞表面某些整合素受体识别与结合的部位合素受体识别与结合的部位 组织工程讲座氨基聚糖与蛋白聚糖氨基聚糖与蛋白聚糖 在心血管基质中主要为在心血管基质中主要为 硫酸软骨素硫酸软骨素 硫酸皮肤素硫酸皮肤素 硫酸乙酰肝素硫酸乙酰肝素组织工程讲座弹性蛋白（弹性蛋白（elastinelastin) )组织工程讲座组织工程化血管

18、组织工程化血管血管组织工程学的目的血管组织工程学的目的在体外构建理想的血管移植物在体外构建理想的血管移植物 具有高度的组织相容性具有高度的组织相容性 可生长性可生长性 可塑性可塑性 无排异反应无排异反应 无血栓形成无血栓形成 不易感染不易感染 无免疫排异反应无免疫排异反应 能维持管腔的长期通畅能维持管腔的长期通畅组织工程讲座内皮化人工血管内皮化人工血管 1986 1986年年Jarrell Jarrell 将获取的将获取的ECsECs接种于接种于 DacronDacron 1999 1999 年年Deusch Deusch 等将血管等将血管ECsECs种植于种植于 ePTFE ePTFE 上上

19、 ECs ECs 在材料上长期黏附和存活问题需进在材料上长期黏附和存活问题需进 一步改进一步改进组织工程讲座以胶原为基础的组织工程血管研究以胶原为基础的组织工程血管研究 1986 1986 年年Weinberg Weinberg 从动物体内分离得到的胶从动物体内分离得到的胶 原制成管状网格支架原制成管状网格支架 在支架外套上在支架外套上Dacron Dacron 网网, , 再接种成纤维细胞再接种成纤维细胞 向管内注入向管内注入ECs ECs 悬液行旋转培养悬液行旋转培养 建成了类似的肌性动脉建成了类似的肌性动脉组织工程讲座 19981998年年L Heureux L Heureux 分别用血

20、管分别用血管SMCs SMCs 和人和人皮肤皮肤FB sFB s进行培养进行培养 细胞和细胞和ECM ECM 融合成膜片状物融合成膜片状物 将将FB s FB s 膜片套在膜片套在ePTFE ePTFE 多孔管轴外多孔管轴外, , 裹上裹上SMCs SMCs 膜片膜片; ; 再裹上再裹上FB s FB s 膜片膜片 待管壁细胞和待管壁细胞和ECM ECM 成熟后成熟后, ,脱去脱去ePTFE ePTFE 管轴管轴 最后在腔内接种最后在腔内接种ECs , ECs , 培育出有生理活性的培育出有生理活性的天然环层结构血管天然环层结构血管以细胞膜片技术为基础的血管移植物以细胞膜片技术为基础的血管移植

21、物组织工程讲座该该TEBV TEBV 的优点为的优点为: : 有生理活性有生理活性, , 可自我更新可自我更新 植入后的血管可自行适应体内环境植入后的血管可自行适应体内环境 感染率低感染率低, , 机体免疫反应小机体免疫反应小, ,远期通畅率高远期通畅率高 制作设备简单制作设备简单其缺点为其缺点为: : 制作周期长制作周期长, , 需要需要3 3 个月以上个月以上, , 临床应用不便临床应用不便 缺乏足够的动物实验及临床观察的依据来判断缺乏足够的动物实验及临床观察的依据来判断其在体内的生物学行为其在体内的生物学行为 管壁力学强度有待进一步提高管壁力学强度有待进一步提高组织工程讲座组织工程应用的

22、可降解材料组织工程应用的可降解材料聚乳酸(polylacticacid，PLA) 聚羟基乙酸(polygly- colicacid，PGA) 两者的共聚物(PLA / PGA)聚4 羟基丁酸盐（P4HB）聚乙醇酸(PLLA)组织工程讲座可吸收材料为支架的可吸收材料为支架的TEBV1998 1998 年年, Shinoka , Shinoka 以聚乙二醇酸以聚乙二醇酸(PGA ) (PGA ) 制成管状支架制成管状支架将羊血管细胞种植于支架上将羊血管细胞种植于支架上, , 置换相应长度的幼羊主肺动脉的置换相应长度的幼羊主肺动脉的11 11 周后周后, , 支架结构完全消失支架结构完全消失, ,管

23、壁内胶原蛋白含量相当于自体管壁内胶原蛋白含量相当于自体肺动脉的肺动脉的73% 73% 是一种具有生长、修复功能的活血管是一种具有生长、修复功能的活血管 该该TEBV TEBV 存在以下缺点存在以下缺点: : PGA PGA 的机械支撑力较弱的机械支撑力较弱, , 用于肺循环尚可用于肺循环尚可, , 却难以耐却难以耐 受较高的体循环压力受较高的体循环压力 PGA PGA 过于僵硬过于僵硬, , 手术缝合性不佳手术缝合性不佳组织工程讲座可吸收材料为支架的可吸收材料为支架的TEBV 1999 1999 年年, Shum -Tim , Shum -Tim 用羟化烷烃的聚合物用羟化烷烃的聚合物(PHA

24、) (PHA ) 的双层管状支架构建了的双层管状支架构建了TEBVTEBV。内层以有孔的。内层以有孔的PGA PGA 网作为网作为细胞载体细胞载体, , 外层以无孔的外层以无孔的PHA PHA 加强机械支撑作用加强机械支撑作用, , 该该TEBV TEBV 的血管壁中胶原蛋白到的血管壁中胶原蛋白到3 3 个月时占相应自体腹主动个月时占相应自体腹主动脉的脉的25%, 5 25%, 5 个月时达个月时达99% , 99% , 内层有平整的内皮细胞内层有平整的内皮细胞, ,中层中层有大量的弹力纤维生成有大量的弹力纤维生成组织工程讲座 2001 2001 年年, Hoerstrup , Hoerstr

25、up 采用了一种新型采用了一种新型可吸收的可吸收的PGA/P4HB PGA/P4HB 复合材料复合材料 通过热焊接技术通过热焊接技术, , 制成管形支架制成管形支架 采用动态培养采用动态培养. . 该该TEBV TEBV 达到了一定的抗张裂强度和缝达到了一定的抗张裂强度和缝合固持度合固持度, , 基本符合外科手术的要求基本符合外科手术的要求组织工程讲座可吸收材料为支架的可吸收材料为支架的TEBV20032003年年, , 东京女子医科大学的东京女子医科大学的Matsumura Matsumura 将骨髓干细胞将骨髓干细胞( BMCs) ( BMCs) 作为细胞来源制成了作为细胞来源制成了TEB

26、V , TEBV , 进行了进行了22 22 例临床实验例临床实验, , 没有发生管没有发生管道的血栓形成和狭窄以及因该项技术而导致的道的血栓形成和狭窄以及因该项技术而导致的患者死亡患者死亡组织工程讲座组织工程血管作为心外管组织工程血管作为心外管道行全腔静脉肺动脉连接道行全腔静脉肺动脉连接组织工程血管临床应用组织工程血管临床应用 组织工程讲座天然生物性材料来源于生物体可分为天然生物性材料来源于生物体可分为 大分子无结构材料大分子无结构材料 如胶原胶、藻酸盐等如胶原胶、藻酸盐等 去细胞纤维组织材料去细胞纤维组织材料 脱细胞小肠粘膜下层基质脱细胞小肠粘膜下层基质 脱细胞真皮基质脱细胞真皮基质 脱细

27、胞血管基质脱细胞血管基质 生物材料提供近似体内组织发生发育的生物材料提供近似体内组织发生发育的ECMECM支架条件支架条件 植入体内时无或只有极低的免疫排斥反应。植入体内时无或只有极低的免疫排斥反应。 血管相容性血管相容性, , 顺应性、通畅率等都优于非天然生物顺应性、通畅率等都优于非天然生物 性材料血管性材料血管天然生物性材料为支架的天然生物性材料为支架的TEBV组织工程讲座组织工程血管的发展方向组织工程血管的发展方向血管组织工程学仍然处于实验探索阶段血管组织工程学仍然处于实验探索阶段目前目前TEBV TEBV 面临着巨大的挑战面临着巨大的挑战: : 机械强度和弹性机械强度和弹性: : 可以

28、承受一定的肺循环压力可以承受一定的肺循环压力, , 体体 循环压力难以承受循环压力难以承受 远期通畅率远期通畅率: : 小口径小口径( 6mm ) TEBV ( 6mm ) TEBV 的远期通畅的远期通畅 率仍不理想率仍不理想 TEBV TEBV 的顺应性如何能更好的与临近受者血管相匹配的顺应性如何能更好的与临近受者血管相匹配组织工程讲座组织工程血管的发展方向组织工程血管的发展方向种子细胞来源种子细胞来源 目前主要选用各种成熟的功能细胞目前主要选用各种成熟的功能细胞 再分化能力低再分化能力低 培养生长慢培养生长慢 难以保障功能的完整性难以保障功能的完整性胚胎干细胞或骨髓基质干细胞作为胚胎干细胞

29、或骨髓基质干细胞作为种子细胞是今后重要的发展方向种子细胞是今后重要的发展方向组织工程讲座 组织工程血管支架组织工程血管支架/ /细胞外基质细胞外基质 异种或同种血管组织（如去细胞的猪主动异种或同种血管组织（如去细胞的猪主动脉，脉，BJVCBJVC）是常用的天然生物组织）是常用的天然生物组织 冻存的同种血管已用作冠脉搭桥管道，其冻存的同种血管已用作冠脉搭桥管道，其缺点是通畅率差和容易形成动脉瘤缺点是通畅率差和容易形成动脉瘤天然生物组织天然生物组织人工高分子可吸收材料人工高分子可吸收材料 PGA/P4HB PGA/P4HB 复合材料复合材料组织工程血管的发展方向组织工程血管的发展方向组织工程讲座

30、细胞与细胞间信号传导细胞与细胞间信号传导 细胞与细胞与ECM ECM 相互作用相互作用 细胞生长同生长因子间的关系细胞生长同生长因子间的关系 种子细胞的黏附、迁移、分化、生长研究种子细胞的黏附、迁移、分化、生长研究 生物反应器仿生条件的选择生物反应器仿生条件的选择组织工程学三维培养技术的研究组织工程学三维培养技术的研究组织工程血管的发展方向组织工程血管的发展方向组织工程讲座组织工程心脏瓣膜组织工程讲座需要终身抗凝需要终身抗凝由于抗凝导致的出血由于抗凝导致的出血, ,血栓和感染血栓和感染不能随人体的生长而生长或塑形不能随人体的生长而生长或塑形较好的血流动力学特点较好的血流动力学特点抗感染能力相对

31、较强抗感染能力相对较强无需抗凝无需抗凝潜在的免疫原性或鞣制剂抑制宿主自体潜在的免疫原性或鞣制剂抑制宿主自体细胞的生长，导致了生物瓣耐久性差细胞的生长，导致了生物瓣耐久性差 机机 械械 瓣瓣生生 物物 瓣瓣人工瓣膜特点人工瓣膜特点组织工程讲座组织工程瓣膜的构建组织工程瓣膜的构建组织工程讲座基本思路 采用人工合成材料、同种或异种的脱细胞心脏瓣膜作为采用人工合成材料、同种或异种的脱细胞心脏瓣膜作为组织工程心脏瓣膜的支架组织工程心脏瓣膜的支架/ /细胞外基质细胞外基质, ,通过将体外扩增通过将体外扩增的患者自体活细胞种植在瓣膜支架上的患者自体活细胞种植在瓣膜支架上, ,细胞能够牢固黏附、细胞能够牢固黏

32、附、生长生长, ,使其具有正常瓣膜组织的新陈代谢功能使其具有正常瓣膜组织的新陈代谢功能, ,最后应用于最后应用于置换病变的瓣膜置换病变的瓣膜, ,在体发挥类似于正常瓣膜的功能在体发挥类似于正常瓣膜的功能 组织工程心脏瓣膜不仅从功能上发挥正常瓣膜的功能组织工程心脏瓣膜不仅从功能上发挥正常瓣膜的功能, ,而而且在结构上类似于正常瓣膜且在结构上类似于正常瓣膜, ,目前被喻为活体生物瓣目前被喻为活体生物瓣 克服目前所用两类人造心脏瓣膜的缺点克服目前所用两类人造心脏瓣膜的缺点, ,具有非常重要的具有非常重要的临床应用前景临床应用前景组织工程讲座理想的瓣膜支架理想的瓣膜支架/ /基质材料须具备特征基质材料

33、须具备特征 良好的生物相容性良好的生物相容性良好的生物降解性良好的生物降解性具有三维多孔立体结构具有三维多孔立体结构良好的可塑性和一定的机械强度良好的可塑性和一定的机械强度良好的细胞良好的细胞- -材料材料界面组织工程讲座基质材料基质材料 生物可降解高分子材料生物可降解高分子材料生物可降解高分子材料所制成的瓣膜支架可随着种植细胞外基质生物可降解高分子材料所制成的瓣膜支架可随着种植细胞外基质的形成的形成, ,支架逐渐降解、重吸收支架逐渐降解、重吸收, ,被新生瓣膜组织细胞取代被新生瓣膜组织细胞取代, ,最终在最终在瓣膜组织中不遗留任何异物瓣膜组织中不遗留任何异物, ,因此因此, ,它无疑是瓣膜支

34、架的最好选择它无疑是瓣膜支架的最好选择聚乳酸聚乳酸(polylacticacid(polylacticacid，PLA) PLA) 聚羟基乙酸聚羟基乙酸(polygly- colicacid(polygly- colicacid，PGA) PGA) 两者的共聚物两者的共聚物(PLA / PGA)(PLA / PGA)聚聚4 4 羟基丁酸盐（羟基丁酸盐（P4HBP4HB）聚乙醇酸聚乙醇酸(PLLA)(PLLA)组织工程讲座 消除了抗原性和免疫原性消除了抗原性和免疫原性 保持正常瓣膜三维空间保持正常瓣膜三维空间, ,纤维网络结构以及可能包含有纤维网络结构以及可能包含有细胞表面受体的特异性结合位点，

35、有利于细胞种植和细胞表面受体的特异性结合位点，有利于细胞种植和生长生长, ,并且有很好的抗张强度并且有很好的抗张强度 临床应用前景好临床应用前景好脱细胞处理后的瓣膜支架脱细胞处理后的瓣膜支架优优 势势组织工程讲座种子细胞来源和种植种子细胞来源和种植目前实验研究所用的细胞来源目前实验研究所用的细胞来源 动脉或静脉的血管内皮细胞动脉或静脉的血管内皮细胞 血管或皮肤的成纤维细胞或平滑肌细胞血管或皮肤的成纤维细胞或平滑肌细胞 骨髓基质干细胞骨髓基质干细胞 脐带血干细胞脐带血干细胞 骨髓基质干细胞应该是最有研究价值骨髓基质干细胞应该是最有研究价值 和临床价值的种子细胞来源和临床价值的种子细胞来源 先种植

36、先种植成纤维细胞成纤维细胞细胞外基质增加种植内种植内皮细胞皮细胞组织工程讲座组织工程讲座组织工程讲座组织工程讲座SteinhoffSteinhoff采用同种去细胞的心脏瓣膜种植自采用同种去细胞的心脏瓣膜种植自体成肌纤维细胞和内皮细胞体成肌纤维细胞和内皮细胞 原位肺动脉带瓣管道移植的羊动物模型进行在体功能评价原位肺动脉带瓣管道移植的羊动物模型进行在体功能评价 对照组显示瓣膜部分变性，没有瓣膜细胞间质间的重建对照组显示瓣膜部分变性，没有瓣膜细胞间质间的重建 组织工程瓣显示瓣膜组织的完全重建、内皮细胞充分融合覆盖组织工程瓣显示瓣膜组织的完全重建、内皮细胞充分融合覆盖 组织工程瓣膜组织工程瓣膜动物及临

37、床实验动物及临床实验组织工程讲座 Hoerstrup Hoerstrup 将体外种植、培养的瓣膜置换自体将体外种植、培养的瓣膜置换自体肺动脉瓣肺动脉瓣 术后术后2020周时新生瓣膜的机械特性和自体瓣膜相似周时新生瓣膜的机械特性和自体瓣膜相似, , 瓣膜的内皮细胞有增殖能力瓣膜的内皮细胞有增殖能力 组织学检查发现植入的瓣膜结构与自体瓣膜相似组织学检查发现植入的瓣膜结构与自体瓣膜相似 组织工程瓣膜组织工程瓣膜动物及临床实验动物及临床实验组织工程讲座 Dohmen Dohmen 应用体外构建的组织工程瓣应用体外构建的组织工程瓣 膜植入施行膜植入施行Ross Ross 手术患者的肺动脉瓣手术患者的肺动

38、脉瓣 3 3 个月后心脏超声检查显示瓣膜功能良好个月后心脏超声检查显示瓣膜功能良好 1 1 例于术后例于术后1 1 年复查年复查, ,其瓣膜功能优良其瓣膜功能优良, ,无无 瓣膜增厚或钙化瓣膜增厚或钙化 组织工程瓣膜组织工程瓣膜动物及临床实验动物及临床实验组织工程讲座修复心肌的细胞移植修复心肌的细胞移植 组织工程讲座心力衰竭为临床常见的综合征心力衰竭为临床常见的综合征传统的治疗方法均存在缺陷传统的治疗方法均存在缺陷 寻求一种新的更好的治疗手段已寻求一种新的更好的治疗手段已成为目前临床的迫切需求之一成为目前临床的迫切需求之一研究背景研究背景组织工程讲座 各种原因所致心力衰竭的共同特点是具有完全舒

39、各种原因所致心力衰竭的共同特点是具有完全舒缩缩 功能的心肌细胞数量减少功能的心肌细胞数量减少 增加具有完善收缩功能的心肌细胞数目应该是有增加具有完善收缩功能的心肌细胞数目应该是有 效地治疗心肌损伤的关键效地治疗心肌损伤的关键 细胞心肌移植，为修复心肌损伤开辟了一条全新细胞心肌移植，为修复心肌损伤开辟了一条全新 的途径的途径 研究背景研究背景组织工程讲座将某种来源的干细胞通过细胞移植的方法种将某种来源的干细胞通过细胞移植的方法种植到病变区域，使其增生分化为心肌细胞，植到病变区域，使其增生分化为心肌细胞，从而达到增加和恢复具有完善收缩功能心肌从而达到增加和恢复具有完善收缩功能心肌细胞的数目，逆转心

40、肌重塑，改善心功能，细胞的数目，逆转心肌重塑，改善心功能，防治心力衰竭的目的防治心力衰竭的目的心肌细胞移植心肌细胞移植组织工程讲座 肌源性细胞肌源性细胞 心肌细胞心肌细胞 骨骼肌成肌细胞骨骼肌成肌细胞 平滑肌细胞平滑肌细胞 非肌源性细胞非肌源性细胞 成纤维细胞成纤维细胞 肝脏来源的干细胞肝脏来源的干细胞 血管内皮细胞血管内皮细胞 胚胎干细胞胚胎干细胞 骨髓多能干细胞骨髓多能干细胞 骨髓造血干细胞骨髓造血干细胞 骨髓基质细胞骨髓基质细胞 骨髓内皮祖细胞骨髓内皮祖细胞 骨髓单个核细胞骨髓单个核细胞细胞来源细胞来源组织工程讲座移植方式移植方式 心外膜局部肌肉注射心外膜局部肌肉注射 心内膜局部肌肉注射

41、心内膜局部肌肉注射 外周静脉注射外周静脉注射 冠状动脉内注射冠状动脉内注射 冠状静脉窦内注射冠状静脉窦内注射组织工程讲座SPECT细胞移植效果细胞移植效果细胞移植前细胞移植前细胞移植后细胞移植后组织工程讲座细胞移植作用的可能机制细胞移植作用的可能机制 分泌生长因子，促进侧枝循环形成，改善了心梗区灌注分泌生长因子，促进侧枝循环形成，改善了心梗区灌注 心肌细胞的凋亡减轻，受损心肌细胞得以修复长期存活心肌细胞的凋亡减轻，受损心肌细胞得以修复长期存活 使心梗区室壁弹性增加，减轻了心肌张力使心梗区室壁弹性增加，减轻了心肌张力 移植细胞直接参与收缩，改善心功能移植细胞直接参与收缩，改善心功能 减少胶原沉积，限制瘢痕组织扩大减少胶原沉积，限制瘢痕组织扩大组织工程讲座需解决的问题需解决的问题 细胞来源的选择细胞来源的选择 移植的指征移植的指征 移植时机移植时机 方法及数目方法及数目 疗效的合理评价疗效的合理评价 作用机制作用机制 组织工程讲座生物反应器是用来进行生物或生物反应器是用来进行生物或/和生物化学反应和生物化学反应 的一种装置的一种装置其内部环境及操作条件将受到严格控制和监测，其内部环境及操作条件将受到严格控制和监测， 如如PH，温度，压力，营养供应和废物排出等，温度，压力，营养供应和废物排出等生物反应器是组织工程产品从实验