引起学术界、商界的浓厚兴趣

组织和器官的损伤或功能衰竭是人类健康面临的一大难题，并由此用去美国年度医疗经费总额的一半。对组织和器官的损伤或功能衰竭的治疗包括：移植（人或异种移植）、外科修复、人工假体、机械装置，在少数情况下，也可选用药物治疗。然而，上述治疗方案最终仍难以修复受到损伤的组织或器官或使之功能得到长期恢复。

对组织和器官的损伤、功能衰竭来说，组织工程学是一种重要的潜在替代治疗措施，有望最终解决这个问题。当组织和器官损伤或功能衰竭时，组织工程技术采用植入天然的或合成性／半合成性组织或器官代用品的方式进行治疗，这种方式可以在植入初期已经具有组织或器官的全部功能，或在体内生长的过程中逐步具有需要的组织或器官的功能。组织工程研究最初是治疗烧伤的人工皮肤，但随着时间的发展，组织工程学研究的领域越来越宽，科学家们正在应用生物材料支架作为传递系统，制造越来越多的组织。目前已经有很多方法可以诱导分化细胞。

目前，组织工程研究中已经取得令人瞩目成果的领域包括：组织工程化骨、血管、肝、肌肉甚至神经导管。由于医疗和市场上潜在的应用前景，组织工程技术已经引起学术界和商界的浓厚兴趣。

回顾

人工生物材料是此领域重要的组成部分，在组织工程研究发展的早期即与组织工程同步发展。在六十年代中期，用于烧伤治疗的人工皮肤已经作为对症性治疗措施而在临床上应用，随后，合成性纤维开始用于烧伤治疗的人工皮肤的实验研究。在七十年代早期，科研人员开始致力于对植入物的人工表面进行处理，以使之避免引起血液凝集，如对材料表面引入特殊的肝素复合物涂层等。其它研究集中于对可用作植入物或组织工程支架材料的各种有机聚合物进行毒性和生物相容性研究，以及研制作为人工皮肤基础的新型明胶。在七十年代晚期，研究人员开始应用以胶原为基础的人工皮肤进行口腔粘膜损伤的治疗。

八十年代，在组织工程和生物材料研究领域，R＆D名副其实地增多。作为其中的一部分，在世界范围内许多大学建立了生物医学工程系。在1981年，应用一种人工皮肤治疗严重烧伤获得成功，该材料在组成上主要为硅酮，外面覆盖有交链了硫酸软骨素的多孔胶原海绵。

九十年代，有多个组织工程产品进入市场。Interpore公司研制的珊瑚来源的骨移植代用品ProOsteon在1993年获得批准。1996年，Integra公司的人工皮肤作为非生物组织再生产品被批准体内应用。1998年，美国FDA的普通外科和整形外科顾问专家小组一致同意Apligrf（Graftskin）人工皮肤用于治疗腿部静脉溃疡。Apligrf由Organogenesis公司研制，是一种最早研制出的具有活性的人工组织，目前已经被顾问小组推荐给FDA批准。Apligrf在1997年获得加拿大批准用于治疗腿部静脉溃疡。

研究现状

最近兴起了很多致力于组织工程研究的公司，组织工程相关公司之间合作不同于传统药物公司与大的制药公司之间的合作，例如，LifeCell（TheWoodlands）公司从事用于体内移植的组织植入物以及输入性血液制品的保存。这家公司于1997年与Medtronic（Minneapolis，MN）合作，研制了工程化猪心脏瓣膜以用作人的心脏瓣膜替代品。Medtronic（Minneapolis，MN）是在心脏外科领域处于领先的医疗设备公司，它提供一整套机械和组织心脏瓣膜修复物，而其与LifeCell（TheWoodlands）公司的合作使其拥有了一个补充组织工程化产品的重要途径。这一合作类型证实，以更为专业化的医疗器械公司来替代大的制药公司，是组织工程产品商品化的一个有效途径。

对组织工程研究的部分原动力来自于军队，组织工程产品和生物材料很多用于与战争相关的医疗需求。例如，AdvanceTissueScience（LaJolla，CA）已经开始应用Dermagraft－TC对美军化学武器实验室建立的化学烧伤模型进行治疗。

Dermagraft－TC是一种组织工程化的人皮肤组织，它包含有合成性的表皮层。这种人工皮肤可以覆盖和保护烧伤，有助于减轻感染、防止体内液体流失直至自体长出足够量的可供移植的皮肤。目前主要的替代品为尸体皮肤，但是尸体皮肤存在以下问题：来源有限、急性免疫排斥反应以及潜在的病原传播危险。

组织工程产品的另两个应用领域是毒性检测以及体外实验市场，它可以作为某一类型动物实验检测的替代物。这方面应用很好的一个例子是在1995年，负责体外实验室检测的StratumLaborataries公司获得了制造和销售体外实验室Skin2检测试剂盒的许可以及另外六种组织的选择权。

Skin2是一种用于检测皮肤护理、家务、化学品、制药品等的各种各样并发症的有活力的人工皮肤。这一组织已经被美国移植部及加拿大转运部批准用于腐蚀剂检测，并进一步证实了这一技术具有可行性。

应用前体类细胞作为组织工程的细胞学基础是目前众多研究的焦点，例如，存在于成年骨髓的干细胞在特殊培养基以及TGF－β的诱导下可分化成软骨细胞，软骨细胞是软骨组织的组成成分，而以可控的方式产生软骨细胞可以用于软骨修复。干细胞也可用于组织工程用其它细胞类型的细胞来源。

伤口修复是组织工程产品的一个关键应用，虽然众多应用集中于人工皮肤治疗烧伤，但其它皮肤疾病也因此受益，例如，AdvanceTissueSciences＇Dermagraft是一种将人成纤维细胞在生物降解聚合物上培养并可冷冻保存的组织工程化人工皮肤，它已经应用于治疗作为长期糖尿病并发症的腿部溃疡，在临床实验时发现，这种治疗可以明显促进伤口愈合，尤其是在Dermagraft细胞具有活力、功能良好的情况下。

工业挑战

组织工程产品工业化生产的关键挑战是对各种外科材料的质量控制，例如，应用有活力的人的细胞接种于支架材料上修复组织损伤。这些材料需要在优良的环境下（GMP）进行生产和培养以满足细胞在体外生长，并使产品符合FDA标准。因此，组织工程工业还需要不断努力以确定适宜的质量控制标准，从而对产品进行评价。

应用培养的自体软骨细胞进行修复关节损伤为此提供了一个很好的例子。日前，GenzymeTissueRepair（Cambridge，MA）报道了应用这一方法对303例患者进行治疗的质量控制体系,《GTA5》奇葩MOD白鲨变宠物狗 畸形乱逛洛圣都。该体系以好几个质量控制参数为基础，包括细胞活力以及传染源控制，结果显示这种方法适于临床应用，并且证实这一体系是对组织工程产品进行质量控制的一个有效途径。

组织工程产品产业化生产的另一个挑战是，如何深入理解针对可能应用于开发组织工程产品的组织分化机制。人们追求的组织工程化产品是一种临时性产品，如骨代用品，在需要新骨成长时，就有现成可用的产品。生长因子是一类能够促进组织修复的活性蛋白。其中骨形成蛋白（BMP）在骨组织再生中发挥重要作用，将其与生物材料复合应用可显著提高其活性水平，如将BMP与载体复合时，其形成颅骨的能力只有单独应用时的千分之一。研究者们正试图将BMP与载体材料复合应用，而非单独应用。

最后，这一工业也正面临产品多样化的挑战，以适应众多外科相关领域应用的需求，例如血管。举一个例http://www.doggequin.cn/子，最近一篇文章报道了不需要任何合成性或外源性材料的一种人工血管，这种人工血管的形成是通过将人血管平滑肌细胞缠绕在管状支持物上，随即，再在血管平滑肌的外层缠绕一层人成纤维细胞，在经过培养后，管状支持物被去掉，内皮细胞接种到血管内腔，这一血管完全符合血管的各项指标要求，而且对弹性和张力的要求也与人体血管相同。在狗模型上进行短期移植表明，这一血管组织工程产品具有良好的生物学特性。

令人激动的工业

组织工程不仅仅是一个令人激动的工业，而且也具有重要的市场前景和金融投资价值。最近对这一领域在1997年的调查显示，直接涉及组织工程项目的有关医疗花费巨大，而且每年增长率为22％，这证实该领域具有可持续发展前景。

在这一领域的各方面所取得的技术进步将导致市场的发展。其中的一个方面是作为组织工程支架材料的生物材料的可应用性。最近的研究证实，混合性的聚合物支架在人体内较非混合性材料具有更为广泛的生命力。另一研究显示作为人工皮肤制品生长角质细胞的胶原支架，可以通过与硫酸软骨素交联而被调控，这一实验结果增加了支架材料的稳定性，从而增加了角质细胞在其上附着和生长的可能性。另外对加速动物伤口愈合、促进纤维细胞生长具有明显前景。

其它细胞类型在组织工程研究中也引起人们重视，例如，未分化干细胞吸引了很多人的兴趣，因为其能分化成所需要的任何细胞类型，而且甚至脂肪细胞都可以转化成适当的组织；另外，具有前景的人工神经移植物或神经引导导管可用于神经再生。

将来的发展包括使组织工程产品在一致安全性和有效性下发展，包括细胞或组织来源、材料的特性和检测、质量保证和控制以及临床前和临床评价。FDA已经对所需特异材料规定了一些规则，以保证组织工程产品的可靠和安全性。

组织工程是一充满活力并具有巨大市场潜力的新型生物高技术产业，它将生物材料、支架、人工器官、分化细胞结合在一起组成组织工程产品，以满足巨大的临床需要，比如大块组织或器官损伤或功能衰竭。这一新兴工业还面临着众多的技术挑战，不仅仅是建立一致性的质量控制系统和安全应用。（项铮 曙光）