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干細(xì)胞與組織工程
最近更新時(shí)間:2015-1-29
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組織,、器官的喪失或功能障礙是人類(lèi)健康所面臨的主要危害之一,也是人類(lèi)疾病和死亡的zui直接原因,。據(jù)美國(guó)資料顯示,,每年有數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的美國(guó)人患有各種組織、器官的喪失或功能障礙,,每年需進(jìn)行800萬(wàn)次手術(shù)進(jìn)行修復(fù),,年耗資超過(guò)400億美元。我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó),,因創(chuàng)傷和疾病造成的組織喪失或功能障礙病例居世界各國(guó),。據(jù)不*統(tǒng)計(jì),國(guó)內(nèi)每年的燒傷患者達(dá)數(shù)百萬(wàn),,骨損傷患者高達(dá)約千余萬(wàn),,需做關(guān)節(jié)置換術(shù)者約500萬(wàn)(每位患者的目前費(fèi)用是3萬(wàn)―5萬(wàn)元),需做面部軟骨缺損修復(fù)患者近30萬(wàn),。我國(guó)晚期腎病年發(fā)病率為(50~100)/100萬(wàn),,每年新增病例為6萬(wàn)~12萬(wàn),僅1994年腎透析患者就有?0170例,,腎移植患者2 000例,。改善組織、器官缺損病人的生命健康,,提高生命質(zhì)量已成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)必須迫切解決的首要問(wèn)題之一,。
針對(duì)因疾病、創(chuàng)傷,、遺傳等因素所造成的組織或器官損傷,,臨床主要通過(guò)組織移植的治療手段,以恢復(fù)組織結(jié)構(gòu)完整性,、重建組織功能,。自體組織移植如皮膚移植、自體骨移植等,,存在著犧牲自體正常組織,、造成供區(qū)新的創(chuàng)傷等缺點(diǎn),是一種以創(chuàng)傷治療創(chuàng)傷的傳統(tǒng)治療模式,。同種異體組織或器官移植,,其組織或器官來(lái)源有限,病人需長(zhǎng)期甚至終身應(yīng)用免疫抑制劑,。異種組織或器官移植,,雖然解決了器官來(lái)源問(wèn)題,但病人仍需終身應(yīng)用免疫抑制劑,,而且存在物種之間致病原傳播的風(fēng)險(xiǎn),,在實(shí)際應(yīng)用上還存在較大爭(zhēng)論,。因此,尋找新的組織或器官替代物以克服組織,、器官移植過(guò)程中存在的上述問(wèn)題,,成為20世紀(jì)醫(yī)學(xué)及相關(guān)學(xué)科發(fā)展的主要方向之一。
應(yīng)用生物材料及體外輔助系統(tǒng),,恢復(fù)病損組織結(jié)構(gòu)或替代病損組織的主要生理功能是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的一項(xiàng)重大進(jìn)展,克服了組織移植存在的多種問(wèn)題,。醫(yī)用生物材料在臨床上的應(yīng)用,,可在結(jié)構(gòu)上恢復(fù)損傷組織的完整性,但這種結(jié)構(gòu)性替代是以*或大部分犧牲替代組織功能為代價(jià),,不能替代缺損組織的主要生理功能,,而且存在繼發(fā)感染、異物反應(yīng),、植入后材料斷裂與移位等諸多問(wèn)題,。體外輔助系統(tǒng)(血液透析、人工肝等)的出現(xiàn),,部分地解決了單純生物材料不能替代缺損組織或器官生理功能的問(wèn)題,,有效地改善了病人的生存質(zhì)量,并延長(zhǎng)了生存時(shí)間,。但是,,復(fù)雜的機(jī)器系統(tǒng)與操作步驟、昂貴的醫(yī)療費(fèi)用,,尤其是病人需要終身定期治療,,嚴(yán)重限制了這一技術(shù)的應(yīng)用。因此,,如何在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)及相關(guān)學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)上,,進(jìn)一步提高組織、器官損傷治療的效果,,為生物材料與體外輔助治療系統(tǒng)增添行使各種生物學(xué)功能的“生命力",,成為臨床醫(yī)學(xué)及多種交叉學(xué)科共同思考的問(wèn)題。
改善生物材料單一“惰性"的結(jié)構(gòu)性替代功能,,使其具有促進(jìn)創(chuàng)傷修復(fù)的生物活性功能,;提高體外輔助治療系統(tǒng)的生物學(xué)活性,使其成為依靠機(jī)體細(xì)胞完成生物學(xué)功能的裝置,,成為現(xiàn)代生命科學(xué)研究的重要內(nèi)容,,也是組織工程技術(shù)建立的起源。組織工程學(xué)是在細(xì)胞生物學(xué)與生物材料研究交叉及融合的基礎(chǔ)上,,逐步建立并發(fā)展起來(lái)的,。隨著細(xì)胞體外培養(yǎng)技術(shù)的逐步完善,,大量的通過(guò)單純細(xì)胞移植方法治療組織或器官缺損的探索,遠(yuǎn)期臨床觀察證明單純細(xì)胞移植不能形成理想的組織與器官,。另一方面,,在生物活性材料領(lǐng)域的大量研究與實(shí)際應(yīng)用也證明,僅僅通過(guò)改善材料本身的性狀,、材料不具備生物學(xué)活性也不能達(dá)到理想的組織再生修復(fù)效果,。組織工程學(xué)研究即在這種背景下,聯(lián)合應(yīng)用細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)與生物活性可降解材料,,通過(guò)將細(xì)胞與生物材料相結(jié)合的方式,,成功構(gòu)建出多種新的組織。與傳統(tǒng)組織移植或生物材料替代相比,,組織工程的zui大優(yōu)點(diǎn)在于:①通過(guò)構(gòu)建結(jié)構(gòu)完整,、功能*、具有生命力的健康活體組織,,對(duì)病損組織進(jìn)行形態(tài),、結(jié)構(gòu)和功能的全面重建;②所形成的機(jī)體自身組織在體內(nèi)與機(jī)體正常組織整合良好,,可對(duì)體內(nèi)各種生物學(xué)刺激產(chǎn)生應(yīng)答,,并可達(dá)到*性替代;③可用zui少量的組織細(xì)胞(甚至可用組織穿刺的方法獲得),,經(jīng)體外培養(yǎng)擴(kuò)增后,,修復(fù)體積較大的組織缺損;達(dá)到無(wú)損傷修復(fù)創(chuàng)傷和真正意義上的功能重建,;④可根據(jù)組織,、器官缺損情況,構(gòu)建相應(yīng)形態(tài)與結(jié)構(gòu)的組織,,達(dá)到的形態(tài)修復(fù),。
組織工程學(xué)在世界范圍內(nèi)經(jīng)過(guò)20余年的發(fā)展與不斷深入,已成為世界各國(guó)在生物科技領(lǐng)域展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)的重要方面,,帶動(dòng)了生命科學(xué),、生物材料、機(jī)械工程制造等多學(xué)科的廣泛交叉與合作,。軟骨,、骨、肌腱等組織再生的成功,,已展示了它廣闊的發(fā)展前景,;血管、氣管等復(fù)合組織的再生,標(biāo)志著組織工程已由單一組織再生向復(fù)合組織預(yù)制邁出了重大一步,,而在胰腺,、肝臟等組織再生研究中取得的突破性進(jìn)展,更向人們展示了人類(lèi)有能力再生具有復(fù)雜組織結(jié)構(gòu)和生理功能的器官,。組織工程學(xué)的研究已成為生命科學(xué)研究領(lǐng)域的性前沿課題,,蘊(yùn)含著巨大的科學(xué)價(jià)值。