组织工程骨修复骨缺损的研究进展及临床应用_陈欣
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组织工程学的基本原理是将种子细胞在体 外培养扩增后，接种于预先设计的负载生物
4486
P.O. Box 1200, Shenyang 110004 cn.zglckf.com
陈欣，等．组织工程骨修复骨缺损的研究进展及临床应用
www.CRTER.org
活性因子的生物材料支架上，构成细胞-支架复合体， 植入机体相应的病损部位。种子细胞在生物材料逐渐被 机体降解吸收的过程中形成具有正常生理结构与功能 的新生组织，从而达到修复创伤和重建功能的目的。因 此组织工程骨包含 4 个关键元素：具有骨传导性的支架； 释放诱导成骨的生长因子；负载具有成骨潜能的细胞； 组织工程骨血管化或充足的血供[1]。此外，标准化的动 物模型是评估组织工程骨修复骨缺损能力的基础，也是 从实验研究通向临床应用的桥梁。
通讯作者：张春 林，副教授，副主 任医师，上海交通 大学附属第六人 民医院骨科，上海 市 200233 shzhangchunlin @gmail.com
中图分类号:R318 文献标识码:A 文章编号: 1673-8225 (2010)24-04486-05
收稿日期：2010-01-16 修回日期：2010-02-09 (20090930003/GW·Z)
[http://www.crter.cn http://en.zglckf.com]
摘要 背景：随着生物技术的兴起，以生物材料来制作移植替代物的组织工程学正在不断地发展，因此组织工程骨修复骨缺损也 成为当前的研究热点。 目的：概述国际上关于骨组织工程研究的现状及临床应用的进展。 方法：应用计算机检索 PubMed 数据库、Springer Link 数据库、Science Direct 数据库 2000-01/2009-03 文献，检索词为 “tissue engineering of bone，bone defect，clinical applications”。选择与组织工程骨修复骨缺损相关的种子细胞、支架 材料、动物模型、血管化和临床应用的文章， 无论观察对象为人或动物均纳入检索标准。 结果与结论：骨缺损的修复是临床上的难题之一, 传统吻合血管的自体骨移植是治疗局部骨缺损的金标准，但是其存在供骨 区并发症及数量有限的缺点。而无活性的异体骨虽然不受数量的限制，但是存在排异和传染疾病的可能。因此利用组织工 程技术构建组织工程骨是修复骨缺损的趋势。组织工程骨包含具有骨传导性的支架、释放诱导成骨的生长因子、负载具有 成骨潜能的细胞及组织工程骨血管化或充足的血供 4 个关键元素，因此要准确地评估组织工程骨修复骨缺损的作用，需要 进一步理解参与骨再生的各种因素及其相互作用，同时还要在标准化动物模型研究中衡量积极因素和可能的有害影响。骨 组织工程在实验研究领域已经显示出了积极的作用和相当大的发展前景，但在进入临床应用以前还有很多问题等待解决。 关键词：组织工程骨；骨缺损；临床应用；修复；血管化；种子细胞
Abstract BACKGROUND: With the development of biotechnology, repairing bone defects using tissue engineered bone has become a hot spot. OBJECTIVE: To overview the research progress and clinical applications of repairing bone defects with tissue engineered bone. METHODS: The databases of PubMed, Springer Link, and Science Direct were retrieved for papers published from January 2000 to March 2009 with key words of “tissue engineering of bone, bone defect, and clinical applications”. The relevant papers concerning stem cell, scaffold material, animal model, vascularization during repairing bone defects with tissue engineered bone were collected. RESULTS AND CONCLUSION: Bone defect reparation has been a clinical challenge. The traditional autogenous bone transplantation was the gold standard for local bone defects, which had drawback of complication. It is an ideal technique that applying allogeneic bone scaffolds without number restrictions to repair bone defects, which had possibility of rejection reaction and infection. Therefore, the applications of tissue engineered bone are the tendency. The tissue engineered bone comprised 4 key elements: bone conductive scaffolds, releasing osteogenic growth factor, loaded osteogenic potential cells, as well as vascularization. Thus, the factors involved in osteanagenesis and its relations, as well as animal model studies should be evaluated during bone defects reparation. There have been shown positive roles and considerable development prospects of tissue engineered bone, but many issues have to be solved before the clinical applications.
doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.24.027
陈欣，张春林．组织工程骨修复骨缺损的研究进展及临床应用[J].中国组织工程研究与临床康复，2010，14(24):4486-4490. [http://www.crter.org http://cn.zglckf.com]
检索词：英文关键词“tissue engineering of bone; bone defect; clinical applications”组合检索。
检索文献类型：综述、动物试验和临床试验等文献。 检索文献量：共检索到相关文献 460 余条。 2.2 检索方法 纳入标准： ①选择与组织工程骨修复骨缺损相关的 种子细胞、支架材料、动物模型、血管化和临床应用的 文章，无论观察对象为人或动物均纳入检索标准。②同 一领域选择近期发表或在权威杂志上发表的文章。 排除标准：重复性文献。 文献评价：共检索到相关文献 460 余篇，阅读摘要 进行初筛，排除因研究目的与此无关和内容重复的文 献，共保留其中 33 篇归纳总结。其中有关种子细胞的 文献 9 篇，有关支架材料的血管化与氧供的文献 5 篇， 有关组织工程骨生长因子的文献 6 篇，有关基因工程及 其安全性的文献 6 篇，有关动物模型的文献 3 篇，有关 组织工程骨临床研究的文献 4 篇。
0 背景
由创伤、炎症、肿瘤的外科治疗所导致的 骨缺损特别是长段骨缺损，是除了由骨折所致 的骨不连外，引起功能丧失并影响生活质量的 主要原因。目前传统自体松质骨移植是治疗局 部骨缺损的金标准，但是其存在不可否认的局 限性，如供骨区损伤、术后并发症和治疗费用 等问题，更重要的是来源与数量的限制。异体
骨移植则不受形状与数量的限制，可达到即时 的骨量要求，其骨愈合过程与传统的长段自体 移植骨基本类似。但是异体骨经各种灭菌处理， 缺乏自身成骨作用，骨愈合过程缓慢且多存在 不同程度的排斥反应，因此效果欠佳。随着生 物材料学的兴起，以生物材料来制作移植替代 物的组织工程学正在不断地发展，因此组织工 程骨修复骨缺损也成为当前的研究热点。
1 目的
本文主要通过关键元素、动物模型和临床应用 3 方 面来简要介绍当前组织工程骨的研究进展，为今后的研 究和临床应用提供参考。
2 资料和方法
2.1 文献检索 检索人相关内容：第一作者。 检索文献时限：2000-01/2009-03。 检索数据库：应用计算机检索 PubMed 数据库(网址
http://www.ncbi.nlm.nih.gov)、Springer Link 数据库(网 址 http://springer.1ib.tsinghua. edu.cn/home/main. mpx ) 、 Science Direct 数 据 库 ( 网 址 http://www. Sciencedirect.com/)。
陈 欣，张春林
Research progress and clinical application of repairing bone defects using tissue engineered bone
Chen Xin, Zhang Chun-lin
Байду номын сангаас
Department of Orthopedics, the Sixth People’s Hospital Affiliated to Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200233, China;
中国组织工程研究与临床康复 第 14 卷 第 24 期 2010–06–11 出版 Journal of Clinical Rehabilitative Tissue Engineering Research June 11, 2010 Vol.14, No.24
组织工程骨修复骨缺损的研究进展及临床应用★
Chen Xin★, Studying for master’s degree, Department of Orthopedics, the Sixth People’s Hospital Affiliated to Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200233, China seahorse127@ gmail.com
Received: 2010-01-16 Accepted: 2010-02-09
上海交通大学附 属第六人民医院 骨科，上海市 200233
陈 欣★，男， 1984 年生，浙江 省东阳市人，汉 族，上海交通大学 在读硕士，主要从 事骨创伤与骨组 织工程的研究。 seahorse127@ gmail.com
Correspondence to: Zhang Chun-lin, Associate professor, Associate chief physician, Department of Orthopedics, the Sixth People’s Hospital Affiliated to Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200233, China shzhangchunlin@ gmail.com
Chen X, Zhang CL. Research progress and clinical application of repairing bone defects using tissue engineered bone.Zhongguo
Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu. 2010;14(24):4486-4490.
4486
P.O. Box 1200, Shenyang 110004 cn.zglckf.com
陈欣，等．组织工程骨修复骨缺损的研究进展及临床应用
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活性因子的生物材料支架上，构成细胞-支架复合体， 植入机体相应的病损部位。种子细胞在生物材料逐渐被 机体降解吸收的过程中形成具有正常生理结构与功能 的新生组织，从而达到修复创伤和重建功能的目的。因 此组织工程骨包含 4 个关键元素：具有骨传导性的支架； 释放诱导成骨的生长因子；负载具有成骨潜能的细胞； 组织工程骨血管化或充足的血供[1]。此外，标准化的动 物模型是评估组织工程骨修复骨缺损能力的基础，也是 从实验研究通向临床应用的桥梁。
通讯作者：张春 林，副教授，副主 任医师，上海交通 大学附属第六人 民医院骨科，上海 市 200233 shzhangchunlin @gmail.com
中图分类号:R318 文献标识码:A 文章编号: 1673-8225 (2010)24-04486-05
收稿日期：2010-01-16 修回日期：2010-02-09 (20090930003/GW·Z)
[http://www.crter.cn http://en.zglckf.com]
摘要 背景：随着生物技术的兴起，以生物材料来制作移植替代物的组织工程学正在不断地发展，因此组织工程骨修复骨缺损也 成为当前的研究热点。 目的：概述国际上关于骨组织工程研究的现状及临床应用的进展。 方法：应用计算机检索 PubMed 数据库、Springer Link 数据库、Science Direct 数据库 2000-01/2009-03 文献，检索词为 “tissue engineering of bone，bone defect，clinical applications”。选择与组织工程骨修复骨缺损相关的种子细胞、支架 材料、动物模型、血管化和临床应用的文章， 无论观察对象为人或动物均纳入检索标准。 结果与结论：骨缺损的修复是临床上的难题之一, 传统吻合血管的自体骨移植是治疗局部骨缺损的金标准，但是其存在供骨 区并发症及数量有限的缺点。而无活性的异体骨虽然不受数量的限制，但是存在排异和传染疾病的可能。因此利用组织工 程技术构建组织工程骨是修复骨缺损的趋势。组织工程骨包含具有骨传导性的支架、释放诱导成骨的生长因子、负载具有 成骨潜能的细胞及组织工程骨血管化或充足的血供 4 个关键元素，因此要准确地评估组织工程骨修复骨缺损的作用，需要 进一步理解参与骨再生的各种因素及其相互作用，同时还要在标准化动物模型研究中衡量积极因素和可能的有害影响。骨 组织工程在实验研究领域已经显示出了积极的作用和相当大的发展前景，但在进入临床应用以前还有很多问题等待解决。 关键词：组织工程骨；骨缺损；临床应用；修复；血管化；种子细胞
Abstract BACKGROUND: With the development of biotechnology, repairing bone defects using tissue engineered bone has become a hot spot. OBJECTIVE: To overview the research progress and clinical applications of repairing bone defects with tissue engineered bone. METHODS: The databases of PubMed, Springer Link, and Science Direct were retrieved for papers published from January 2000 to March 2009 with key words of “tissue engineering of bone, bone defect, and clinical applications”. The relevant papers concerning stem cell, scaffold material, animal model, vascularization during repairing bone defects with tissue engineered bone were collected. RESULTS AND CONCLUSION: Bone defect reparation has been a clinical challenge. The traditional autogenous bone transplantation was the gold standard for local bone defects, which had drawback of complication. It is an ideal technique that applying allogeneic bone scaffolds without number restrictions to repair bone defects, which had possibility of rejection reaction and infection. Therefore, the applications of tissue engineered bone are the tendency. The tissue engineered bone comprised 4 key elements: bone conductive scaffolds, releasing osteogenic growth factor, loaded osteogenic potential cells, as well as vascularization. Thus, the factors involved in osteanagenesis and its relations, as well as animal model studies should be evaluated during bone defects reparation. There have been shown positive roles and considerable development prospects of tissue engineered bone, but many issues have to be solved before the clinical applications.
doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010.24.027
陈欣，张春林．组织工程骨修复骨缺损的研究进展及临床应用[J].中国组织工程研究与临床康复，2010，14(24):4486-4490. [http://www.crter.org http://cn.zglckf.com]
检索词：英文关键词“tissue engineering of bone; bone defect; clinical applications”组合检索。
检索文献类型：综述、动物试验和临床试验等文献。 检索文献量：共检索到相关文献 460 余条。 2.2 检索方法 纳入标准： ①选择与组织工程骨修复骨缺损相关的 种子细胞、支架材料、动物模型、血管化和临床应用的 文章，无论观察对象为人或动物均纳入检索标准。②同 一领域选择近期发表或在权威杂志上发表的文章。 排除标准：重复性文献。 文献评价：共检索到相关文献 460 余篇，阅读摘要 进行初筛，排除因研究目的与此无关和内容重复的文 献，共保留其中 33 篇归纳总结。其中有关种子细胞的 文献 9 篇，有关支架材料的血管化与氧供的文献 5 篇， 有关组织工程骨生长因子的文献 6 篇，有关基因工程及 其安全性的文献 6 篇，有关动物模型的文献 3 篇，有关 组织工程骨临床研究的文献 4 篇。
0 背景
由创伤、炎症、肿瘤的外科治疗所导致的 骨缺损特别是长段骨缺损，是除了由骨折所致 的骨不连外，引起功能丧失并影响生活质量的 主要原因。目前传统自体松质骨移植是治疗局 部骨缺损的金标准，但是其存在不可否认的局 限性，如供骨区损伤、术后并发症和治疗费用 等问题，更重要的是来源与数量的限制。异体
骨移植则不受形状与数量的限制，可达到即时 的骨量要求，其骨愈合过程与传统的长段自体 移植骨基本类似。但是异体骨经各种灭菌处理， 缺乏自身成骨作用，骨愈合过程缓慢且多存在 不同程度的排斥反应，因此效果欠佳。随着生 物材料学的兴起，以生物材料来制作移植替代 物的组织工程学正在不断地发展，因此组织工 程骨修复骨缺损也成为当前的研究热点。
1 目的
本文主要通过关键元素、动物模型和临床应用 3 方 面来简要介绍当前组织工程骨的研究进展，为今后的研 究和临床应用提供参考。
2 资料和方法
2.1 文献检索 检索人相关内容：第一作者。 检索文献时限：2000-01/2009-03。 检索数据库：应用计算机检索 PubMed 数据库(网址
http://www.ncbi.nlm.nih.gov)、Springer Link 数据库(网 址 http://springer.1ib.tsinghua. edu.cn/home/main. mpx ) 、 Science Direct 数 据 库 ( 网 址 http://www. Sciencedirect.com/)。
陈 欣，张春林
Research progress and clinical application of repairing bone defects using tissue engineered bone
Chen Xin, Zhang Chun-lin
Байду номын сангаас
Department of Orthopedics, the Sixth People’s Hospital Affiliated to Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200233, China;
中国组织工程研究与临床康复 第 14 卷 第 24 期 2010–06–11 出版 Journal of Clinical Rehabilitative Tissue Engineering Research June 11, 2010 Vol.14, No.24
组织工程骨修复骨缺损的研究进展及临床应用★
Chen Xin★, Studying for master’s degree, Department of Orthopedics, the Sixth People’s Hospital Affiliated to Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200233, China seahorse127@ gmail.com
Received: 2010-01-16 Accepted: 2010-02-09
上海交通大学附 属第六人民医院 骨科，上海市 200233
陈 欣★，男， 1984 年生，浙江 省东阳市人，汉 族，上海交通大学 在读硕士，主要从 事骨创伤与骨组 织工程的研究。 seahorse127@ gmail.com
Correspondence to: Zhang Chun-lin, Associate professor, Associate chief physician, Department of Orthopedics, the Sixth People’s Hospital Affiliated to Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200233, China shzhangchunlin@ gmail.com
Chen X, Zhang CL. Research progress and clinical application of repairing bone defects using tissue engineered bone.Zhongguo
Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu. 2010;14(24):4486-4490.