组织工程重点

组织工程的三要素及其功能

1.支架：诱导立体定向生长、诱导血管生长、供给营养物质及生长因子，处理代谢废

物，模拟细胞外基质的微环境。

2.种子细胞：可来源于自体细胞、同种异体细胞、异体细胞、干细胞；可通过单层贴

壁生长、悬浮生长、三维立体生长等方式来培养。

3.生长因子：可刺激种子细胞的生长和分化，调节种子细胞的活性。

组织工程的操作过程

选择合适的支架材料→对支架进行塑形→在支架上种植活细胞→添加合适的生长因子→种子细胞沿支架材料多向生长，形成三维立体组织（在生物反应器中）→移植到人体内→重建该组织功能→新生组织中血管生成→支架材料溶解→新生组织最终与人体内环境融合

支架材料的选择标准

1．具有生物相溶性及功能

2．表面理化性质易于细胞的粘附和增殖

3．可控的生物降解和生物吸收性质

4．有很好的机械强度，可承受压力，例如骨组织支架材料

5．三维支架材料具有多孔性，使各个微小的结构可以相互连通

6．没有免疫原性

7．不会引起感染

8．性质稳定

干细胞

是一类幼稚型细胞，具有增殖和分化的潜能以及自我更新的能力，可以分化形成各种成熟的体细胞类型。根据其分化潜能大小可分为全能干细胞、万能干细胞、多能干细胞、专能干细胞。

干细胞的分类

Totipotent:受精卵，可分化形成所有体细胞类型

Pluripotent：胚胎干细胞，分化形成三个胚层来源的细胞

Mutipotent：骨髓间充质干细胞等，分化形成单一胚层来源的细胞

Unipotent：各组织内干细胞，只能分化形成该组织细胞

干细胞来源

胚胎来源：胚胎干细胞：ES细胞

胚胎性腺轴细胞：EG细胞（生殖嵴干）

畸胎瘤细胞：EC细胞

胎儿来源：脐带、胎盘、羊水

成体来源：骨髓：造血干细胞、间充质干细胞

组织：神经、骨骼肌等组织内专能干细胞

ES细胞

来源于5-7天未植入囊胚内细胞团，具有自我更新的能力（每一次分裂形成两个细胞，其中一个继续分化，另一个保留下来，仍是ES细胞），是万能干细胞，可分化形成三个胚层来源的细胞。

成体干细胞

是一类存在于分化成熟组织中的未分化的细胞，具有自我更新的能力，可分化形成该

组织各类型细胞。

胚胎干细胞和成体干细胞的对比

成体干细胞类型（主要）

骨髓间充质干细胞（MSC）

造血干细胞（HSC）

神经干细胞（NSC）

肝干细胞

MSC提取

取骨髓→离心→取低密度层细胞→培养

成体干细胞可塑性

成体干细胞是一种多能干细胞，正常情况下只能分化形成改胚层来源的细胞，但

成体干细胞仍具有可以分化形成其他胚层分化来源细胞的能力，即跨胚层分化。

造血干细胞定位转移

成人：HSC存在于脊髓和淋巴组织中

胎儿：HSC存在于卵黄囊、肝、脾中（髓外造血）

造血干细胞HSC

多能干细胞，①可通过增殖和分化形成红细胞、白细胞以及其他血细胞，补充衰

老和死亡的血细胞，重建整个造血系统。②常常被用于白血病以及其他血液病的治疗。

③含量极低，仅占骨髓细胞的1/50000。④具有自我更新的能力，产生新的HSC细胞

以及分化形成各血细胞类型。

造血干细胞特性及来源

特性：具有很强的自我更新以及增殖和分化的能力

CD34是HSC的表面标记

多能干细胞，可分化形成髓系各祖细胞类型，产生所有的血液细胞

产生特异性的生长因子受体

来源：骨髓、外周血、脐带血、胚胎干细胞

造血干细胞和祖细胞的区别

1.造血干细胞在一定因素的调节之下可以分化为各类血细胞的祖细胞

2.祖细胞也是一种相当原始的具有增殖能力的细胞，但已失去多向分化的能力，只向

一个成几个血细胞方向定向增殖分化。

3.造血干细胞分化形成不同的祖细胞，祖细胞进而分化形成各幼稚型的血液细胞。

4.祖细胞依靠HSC的增殖分化来补充。

生物材料发展过程

组织工程促进生物材料的发展：

A．上个世纪，生物材料被用于生成永久性植入物来替代组织器官，例如假肢。

B．本世纪，生物材料主要被用于生产支架，用于组织工程。

C．未来生物才来的发展方向是用于生产组织工程支架，并且可为种子细胞生长提供所需微环境，以及用于基因治疗。

支架的作用

1.支架为种子细胞的粘附、迁移、增殖分化以及分泌细胞外基质提供框架。

2.种子细胞在支架材料上生长形成完整的组织后，支架材料通过生物降解而被吸

收。

3.支架还可作为一种屏障保护新生组织，防止周围组织向新生组织渗透，从而有

利于新生组织的再生。

天然材料

天然：胶原、纤维、透明质酸、琼脂等

合成：PLA、PGA

混合材料：天然与合成材料的相混合

陶瓷：羟基磷灰石等

天然与合成材料的对比

生物材料形成

膜状或管状：神经组织、血管

凝胶状：种子细胞可均匀散布其中，软骨组织

多孔状：三维立体支架、骨、软骨、真皮

支架的作用

A．干细胞种植在支架上，支架移植入体内正确的位置

B．支架上携带的各种细胞因子刺激种子细胞分裂增殖

C．支架为种子细胞的增殖分化提供营养及框架

D．当种子细胞不断分裂增殖形成的结构足以自我支撑时，支架开始生物降解

外周神经与中枢神经再生修复不同的原因

外周神经受损后可再生，中枢神经再生受抑制。中枢神经系统微环境中存在抑制

轴突生长的因子。例如中枢神经系统中的胶质细胞可产生各种抑制因子，而髓鞘细胞

仅在中枢中存在，也可产生各种抑制因子。所以中枢神经系统的再生受到微环境抑制。Ips细胞：借助基因导入技术将某些特定因子导入动物或人的体细胞，同时选择性地

在培养液中加入特定的小分子物质，即可将体细胞重编程为多潜能干细胞此类细胞在

克隆形态、生长特性、表面标志物、基因表达模式、表观遗传学特征、拟胚体形成、

畸胎瘤形成和嵌合体形成（针对小鼠）等方面与ES细胞非常相似。

诱导性多能干细胞（ips）是通过基因转染技术将某些转录因子导入动物或人体细胞，使体细胞直接重构成为胚胎干细胞细胞样的多潜能细胞。