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软骨组织工程:为人类重塑健康与美丽
发布时间: 2017-03-11    浏览次数:70   发布者:道器网   来源:中国工程院院刊   点击评论

一张20年前的图片

 

 

1997年,一张裸鼠背上长人耳的图片引发了许多人对未来科技的无限遐想。它其实只是软骨组织工程领域在1997年的一项研究成果,由曹谊林教授在哈佛大学完成。

 

作为国内最早开展软骨组织工程研究的团队,曹教授所在的上海交通大学医学院附属第九人民医院、组织工程国家工程研究中心,将最新的研究成果进展,发表在中国工程院院刊《Engineering》2017年第1卷第1期Recent Progress in Cartilage Tissue Engineering

 

 

什么是软骨组织工程?

软骨组织工程究竟有多神奇?

如何才能将这门技术应用到实践?

 

~软骨组织工程~

 

软骨组织工程是组织工程领域最早的一个研究分支。

它是这么样的一个技术:

①大规模地扩增少量的可形成软骨的种子细胞(种子细胞是从机体获得的);

②将其接种到可降解的支架材料上;

③支架材料不断降解消失,细胞不断增殖并分泌软骨基质;

④制造出活体软骨

 

~软骨组织工程的用途~

 

 

理论上,软骨组织工程可为任何软骨缺损提供最理想的修复移植物。

它可以:

  • 修复运动损伤或关节炎等导致的关节或半月板缺损;

  • 修复或重建肿瘤切除、外伤或先天性疾病引起的耳、鼻、气管、睑板等的缺损或缺失;

  • 用于隆鼻等美容整形填充。

 

 

软骨组织工程

VS

传统治疗模式

 

传统治疗模式指自体软骨移植,假体填充等。

 

软骨组织工程可以提供有生命活性的自体软骨,但却不造成明显的创伤,形态精确可控,且不存在假体外露等风险。具有明显优势。

完胜!

BUT

目前软骨缺损的临床治疗之所以仍以传统方法为主,主要是由于多学科交叉的复杂性及生命科学的不确定性使软骨组织工程的临床转化历程长久而充满挑战。

 

 

~软骨组织工程的临床转化~

 

 

软骨组织工程作为交叉学科,它的发展不仅依赖发育生物学、细胞生物学、分子生物学、材料学、工程学、外科学等科学所取得的技术成果,还需要将这些成果进行有效整合。

这也意味着它的临床转化

必然是

一个漫长的过程

。。。。。。

该过程主要包含了三个发展阶段:

 

    1.  将细胞生物学、材料学等相关基础学科取得的最新进展用于组织工程软骨构建技术的建立或完善,并通过裸鼠进行可行性验证。

    2.  将前期成果进行整合,构建具有一定功能的组织工程软骨,并通过与人类更加相似的大动物实验进行有效性评估。

 

由于生命科学的不确定性,绝大部分研究都会在第二阶段遭遇各类瓶颈,从而不得不重返第一阶段,继续整合基础学科的最新成果进行技术改良和优化。

 

最终,只有少数经历了前两个阶段反复锤炼的成熟技术,才能真正走入第三阶段:

 

      3.  开展临床试验,并最终实现规模化临床应用。

 

~国际首例~

 

目前,曹谊林教授的团队已经成功建立各类组织工程软骨体外再生技术平台,并在国际上率先开展包括关节、气管、半月板等在内的多种大动物软骨缺损修复的研究。

 

自2014年7月起,实现国际首例组织工程人耳再生技术的临床应用,目前随访已达2.5年,取得了外形逼真、形态稳定、效果满意的临床疗效,如下图所示。

 

更重要的是,人耳软骨再生技术突破全面带动了鼻、关节、注射填充等多种软骨再生技术的临床转化。

 

 

~冰山知一角~

 

事实上,软骨组织的成功再生和临床应用突破仅仅代表了组织工程与再生医学领域临床转化的冰山一角,目前组织工程皮肤、骨、角膜、神经等多种组织均已实现了临床应用乃至产业转化,心、肝、肾等重要脏器的再生技术研究也取得重大进展。

 

放眼国际,随着组织工程相关基础科学领域的重大突破,如诱导多能干细胞(iPSC)技术的发明、纳米材料的兴起、3D细胞打印技术的诞生等,我们坚信,组织工程与再生医学终将在不远的将来实现规模化临床应用,推动“组织器官工厂”梦想的早日实现。

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