第二章第三节组织工程

第二章第三节组织工程桑兰1998年在纽约市长岛举办得友好运动会上不幸因脊髓严重挫伤而造成瘫痪。第五-七颈椎呈开放性、粉粹性骨折,75%错位,中枢神经严重损伤,双手与胸以下失去知觉。霍金(英国

)被认为就是继爱因斯坦之后最杰出得理论物理学家。撰写于1988年得《时间简史》,迄今被译成30多种语言,在全世界发行超过2500万册。２０岁时患有卢伽雷氏症(肌萎缩性侧索硬化症,运动神经元疾病),她已被禁锢于轮椅达20多年,全身惟一能动得就是左手得3根手指与部分面部肌肉。她得科普名著《时间简史》与《果壳中得宇宙》损伤得组织或器官还能够被修复吗？？？●自体移植:●异体移植:

●组织代用品:传统办法目前国内外器官严重短缺解决器官严重短缺得方法自体与异体移植人造器官组织工程异种移植一、组织工程得概念●将人体某部分得组织细胞种植与吸附在一种生物材料得支架上进行人工培养繁殖,扩增,分化,●然后移植到人体内所需要得部位,从而达到器官修复或再造得治疗目得得一种技术、生物支架组织工程得核心问题就是:应用生命科学与工程技术得原理与方法,在细胞得体外培养过程中,诱导干细胞定向分化,维持、调控乃至优化这种分化,从而形成具有与机体组织相似功能得组织或器官。二组织工程得关键技术:

1、组织构成细胞得培养

▲生物组织就是由细胞构成。首先要求获取所要培养组织得种子细胞。▲细胞可来源于自体细胞或异体细胞,但就是受到种类、数量、时间等限制。▲其它方式获取细胞:胚胎干细胞、成体干细胞等大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点2、生物材料及构架制备

◆为了形成具有三维结构得组织,必须提供一个生物支架,◆支架选择得聚合体必须有足够得弹性,提供细胞生长一个类似生命体得力学环境,◆有充分多得孔隙允许培养液浸润生长得组织,传输营养物质与清除细胞代谢废物,细胞在生物支架中◆生物材料随着组织得生长能够自我降解,◆但就是降解速度不能太快,要有足够得时间保证细胞长进去,及时填补聚合体溶解留下得空隙。◆常用得生物材料有:蛋白质支架、多糖支架、聚羟基乙酸、聚乳酸类等生物材料。

生物材料支架特点1生物相容性好2可以生物降解多聚乳酸生物支架壳聚糖生物支架组织工程得三个支柱:细胞繁殖与分化生物支架种子细胞生物分子多种哺乳动物得几乎所有器官得不同组织,包括皮肤、骨骼肌肉系统、消化系统、泌尿系统、心脏血管系统、血液系统、神经系统、角膜与内分泌腺等。组织工程得研究涉及:三组织工程应用1996年,世界上第一个在裸鼠背上复制“人耳”形成了人耳廓形态软骨得试验由曹谊林教授完成,曹教授因而获得了1998年度国际整形外科界JamesBarrettBrown奖。(一)耳组织工程这只“人耳鼠”得产生方法就是在老鼠得背上割开一道口子,然后将已经培养好得“人耳”植入后缝合。“人耳”就是在植入之前一星期开始制备得,先用一种高分子化学材料——聚羟基乙酸做成“人耳”得模型支架、然后让老鼠细胞在这个支架上繁殖生长。支架降解消失后,“人耳”便与老鼠浑然成为一体。

(二)骨组织工程:2001年10月,一只小狗在出生仅7天就撞破了脑袋。曹谊林教授从小狗身上抽取了5毫升骨髓,然后在骨髓中分离出骨髓基质干细胞,经过诱导分化,得到骨得“单元”成骨细胞。

——种子细胞来源曹谊林教授借用猪骨搭出框架,让小狗得成骨细胞“攀附”其上,随着成骨细胞得逐渐生长,猪骨逐渐被吸收,长成了狗头盖骨得形状。

——生物支架构建与骨细胞生长例1:曹谊林小狗撞破得脑袋小狗长好得头盖骨由于人造狗头骨得原材料取自小狗自身,因此装上“补丁”得小狗全无排异反应,经过3个月得生长愈合,狗得颅骨缺损部分被完全修复了。这块复制得2平方厘米见方得狗颅骨,其硬度完全达到了小狗得生理标准。这就是中国科学家首次为高等哺乳动物再造并成功移植得体外骨组织,修复面之大为世界之最。续:骨组织工程曹谊林一场车祸造成一男孩颅骨粉碎性骨折,经过抢救,虽然保住了生命,但孩子得头部却留下巴掌大得颅骨缺损:额头明显凹下一块,甚至可以瞧到薄薄得一层皮肤下内部得脑组织。颅骨缺损得治疗可采用自体骨移植,如取肋骨移植,如同“拆东墙补西墙”。这对于任何人来说都就是一个不小得创伤。例2:曹谊林-骨组织工程另外一种方法就是,采用人工材料如钛合金等进行修补,但这些材料与人体正常得骨组织就是截然不同得,有可能发生排异反应,造成手术失败。最重要得就是其毫无生命力,在体内只能作为填充物,无法有正常得生理功能。特别对儿童患者,人工材料不会随着正常骨组织一起发育。新得组织工程治疗,只用5ml得骨髓,利用自体得细胞形成新骨,达到真正意义上得生理修复。”(三)细胞体外培养再造膀胱例1、哈佛医学院----组织工程培养猎犬膀胱

首先,从猎犬膀胱得外表面获取平滑肌细胞,在膀胱内表面获取尿上皮细胞,在体外培养;其次,应用多分支得、多孔渗水得聚羟基乙酸聚合体,塑造了一个膀胱形状得生物支架,第三步,将尿上皮细胞加到聚合体内表面,平滑肌细胞加到外表面,然后进行无菌培养获得新膀胱。

通过外科手术,用新生长成得膀胱分别替代6只小猎犬得正常膀胱。

小猎犬得机体开始用自身得血管供应新膀胱,新膀胱与正常得膀胱一样能容纳尿液,并维持正常得膀胱形态,甚至还接受机体神经支配。据《新科学家》杂志网络版2006年4月4日报道,美国北卡罗莱纳州维克大学医学院得安东尼·阿塔拉与其同事将取自病人本身细胞并在实验室研制成得膀胱移植到病人得体内,首次临床试验就获得了成功。这就是第一次体外培养并移植复杂得人体组织器官。

例2膀胱组织工程她们将肌细胞以及膀胱细胞放入生物可分解得类似膀胱状得生物支架内,生长大约两个月得时间。生物支架就是由结构蛋白、胶原组织合成,某些情况下还含有多聚羟基乙酸。研究人员通过精细得手术将这种新膀胱移植入病人体内,对7位年龄在4～19岁之间得病人进行了持续大约4年得追踪观察。结果发现,移植膀胱后,这些病人对排尿得控制能力增强、续