组织工程学的预期

关于组织工程学―制造人体器官的工厂的原因,关于组织工程学―制造人体器官的工厂的相关知识。 展望下个世纪，医学科学将发生难以置信的革命性巨大变化，除社会共有的信息技术、基因技术、芯片技术、航天航海技术等用到医学以外，更具特性而又前途无量的交叉学科组织工程学将以崭新的姿态展现在人们面前。可以预见有朝一日，肝病患者可以通过移植用肝细胞和塑料支架制造的“新肝脏”而治愈；依靠胰岛素的糖尿病患者可以不用频繁地注射胰岛素，因为他们已经拥有了人造胰腺；肾衰患者可以从此与肾透析仪永久告别，因为任何肾脏受损的患者都可以安装一个用他们细胞培育出的新肾。再造人体组织器官这一奇妙幻想正在向我们现实生活中走来。 *医学要彻底革命* 自古以来，中医几千年，西医百余年，人类总在试图制造人体组织和器官，但由于受整体科学技术发展的限制，至今医学的治疗仅局限于吃药、打针、手术、理疗等传统的头痛医头，脚痛医脚。近几十年随着显微外科的发展开始了“接”，手断了接上去，血管破了缝起来。这已是很大的进步，但必须具备一个基本的前提，自身条件和客观环境允许，否则不可能进行。最近几年又开始移植，把别人的器官移植到病人身上，在牺牲他人的基础上满足病人的需要，以伤治伤。这又带来两个问题，一是排斥作用，成活率很低，二是供应器官的人太少，许多等供体的病人等到死也没有找到合适的供体，只好遗憾地离开人间。 能否找到一个两全其美的办法，既不损害别人，又能保存自己?于是从事组织工程研究的科学家们，利用细胞生物学、分子生物学以及材料科学等最新技术，开始研究用人工培养的办法培养出人体需要的正常组织，医院就像工厂生产零部件一样，根据病人的缺失情况，需要什么培养什么，需要多少做多少，量体裁衣，做好了安装上就能发挥作用，起到人体正常组织所能起的作用。 通俗地讲，采用组织工程技术再造人体组织和器官就犹如搭建房屋。生物学家首先制定构建某种组织或器官的设计图，并由生物学家按照图纸要求制备具有降解特性、降解后对人体无害，并能提供细胞生长场所的骨架，生物学家将人体细胞“种”在骨架上，让其分泌出建造组织或器官所需的细胞外基质，就犹如细胞在骨架上逐渐长出“墙壁”、“地板”、“天花板”，最后作为骨架的生物材料在细胞培育过程中，逐渐降解而消失，这样，组织工程化的人体组织或器官的建造便告完成。这也就标志着外科领域的“切除”、“嫁接”和“移植”步入到培养制造的新时代。 *首批成果举目可见* 组织工程学研究自诞生之日起，就引起了临床医学、材料科学、分子生物学等相关学科专家们的高度重视，研究进展非常迅速。现在全世界无数个科学家，在不同的环境条件下，从不同的角度，用不同的方法，列出无数个研究专题，对数十种组织器官进行着深入、细致、实际而又科学的研究，有些已经取得突破性的进展。美国一家公司研制、命名为“Apligraf”的人工皮肤是最先面市的组织工程产品。麻省理工学院和哈佛医学院的专家们正在进行培育人手的研究。美国组织工程学家还宣布在十年内培育出完整的人体心脏。美国FDA为了保证组织工程产品的安全有效，专门成立了组织工程产品标准委员会，该委员会正在制定着39个标准，不久的将来即可公布于世。 法国医学家从心肌梗死病人的肢体上取出肌细胞，在体外进行增殖培养，再把它注入到病人的梗死部位，以代替梗死的心肌细胞，经过体内的增长繁殖，用各种检查方法检查心脏，均证明注入的肌细胞已经成活，患者的心脏功能得到恢复。法国的医学家还从骨髓内提取间质根细胞，在试管内培养成软骨细胞和脂肪组织；用天然的珊瑚做支架植入骨内，再用培养成活的软骨细胞和脂肪组织种入珊瑚内用来治疗骨折和骨骼的缺损获得成功。 英国科学家在成功克隆羊以后，为保持其世界领先水平，该国政府正式宣布，在全国范围内允许以治疗为目的的人体胚胎的克隆实验，在组织工程学上全面开放，不久的将来，他们会取得突破性的进展。据我们所知，目前国外的组织工程专家已将组织工程化膀胱用于动物膀胱缺失的治疗，并取得成功，术后11个月，动物膀胱功能恢复正常。在人工肝脏、胰岛以及人工肾脏等器官再造领域近年来也已获得明显进展。现在全世界的科学家已开始研究和培养的组织和器官有：骨骼、软骨、肌肉、肌腱、皮肤、气管、食道、血管、心脏、心脏瓣膜、神经、膀胱、输尿管、尿道、肠、肝、肾、胰、耳等。美国生物学家诺贝尔奖获得者吉尔伯特认为：“用不了五十年，人类将能够培育出人体的所有器官。” 世界器官移植大会提出，克隆人类早期胚胎，比基因工程更方便，今后在人刚降生时，取其脐带血和胚胎血，冷冻起来，必要时从中提取细胞，克隆出早期胚胎，再从胚胎中提取未完全发育的干细胞，进而培养出他本人所需要的组织或器官，用来替换本人已衰老或废用的脏器用来治疗本人的某些疾病。用相同的方法亦可克隆出成人的组织或器官。 *国内研究形势喜人* 我国组织工程的研究已经受到国家科技部、国家自然科学基金会等部门的高度重视，科技部已经将组织工程研究列为国家重大基础项目(973)。为数众多的组织工程专家们正在以饱满的热情、高昂的斗志日以继夜地辛勤努力，他们已经在人工软骨、骨、皮肤、角膜等研究领域取得突破性进展。上海第九人民医院曹谊林教授成功地在裸鼠体内培育出人耳廓样软骨，在国际上引起了强烈反响。有些单位在最难以增长繁殖的人类神经干细胞的研究中，从不同胎龄、不同部位的人胚脑组织中分离出神经干细胞，用特殊的培养液使神经干细胞在体外快速增殖，由一个细胞很快变成由很多细胞组成的，用肉眼可以观察到的神经球，再从神经球中分离出神经干细胞，这些细胞再经特殊的培养液培养，还能长出轴突，并建立起神经纤维的联系。深入研究下去，培养出人体需要的神经细胞，可以用来治疗脑软化症、老年性痴呆、脊髓神经断裂等，到那时以桑兰为代表的大批截瘫患者和残疾人可以和正常人一样地工作、学习和生活，可以飞翔于蓝天，可以奔驰在大地。 为进一步促进我国组织工程学早日走向世界，在今年最炎热的夏季，我国的组织工程学专家由中国生物医学工程学会人工器官分会与生物材料分会联合组织在军事医学科学院专门召开了组织工程学科组成立大会，包括中国科学院、军事医学科学院、中国医学科学院、中国康复研究中心、清华大学以及中国生物制品检定所等40多个单位、120余名著名专家、学者及研究生汇聚一堂，深入研究了组织工程学研究现状和前景，对我国组织工程学研究所涉及到的材料学、工程学、生物化学、分子生物学、细胞生物学、临床医学等领域作了全面细致的探讨，对如何使我国组织工程研究能够跟上时代发展的步伐，草拟了具体步骤和方法。会议还期盼我国有实力的企业界能够介入到组织工程研究中，使我国组织工程研究尽快形成具有中国特色的生物高技术产业。 *要走一段艰苦的历程* 据统计，美国每年有数百万的患者患有各种组织、器官的丧失或功能障碍，每年需要进行800万次手术，年耗资400亿美元。目前组织工程学已形成40亿美元的产业，并以每年25％的速度递增。我国人口基数远远超过美国，涉及的手术则更多。组织工程将是21世纪具有巨大潜力的高技术产业，必将产生巨大社会效益和经济效益。因此，在国内尽快建立和开展组织工程研究，对加快我国医学科学事业和国民经济的高速发展具有重要的现实意义和历史意义。 当前摆在我们面前的主要难题是：①如何获得可靠的组织细胞来源并使它能够在体外大量快速繁殖增长，某些大的脏器(如肝、脾、脑、肾、肺、膀胱等)和质地坚硬的骨、软骨、关节等。如何使血管长进这些组织并和该组织同时生长发育，共生共存而又不产生排斥反应；②如何制备可生物降解的支架，并要降解后的支架对人体丝毫无害，对组织器官不留任何后遗症；③如何建立严格的质量保证系统，严格的质量控制系统，千万不能出现伪劣和假冒产品；④神圣的法律程序，生产医用的人体器官和组合成整体人有质的区别，更换人体器官配件要有专门的界定机关批准，通过严格的法律界定，办理严格的批准手续，并要到专门的生产厂家生产，到指定的医院安装，根据不同对象，不同的需要在不同的时期采取不同的措施，难题和挑战很多，但我们相信人类在征服大自然的同时，肯定能够解决自身的生存和发展。

沙发