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骨组织工程种子细胞体外培养模式的发展概况

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口腔 材 料 器 械 ２ １ 第 ２ ０ １年 Ｏ卷第 ３期
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１ ４１ ・
多 向细 胞分 化潜 能 ， 来 源方 便 ， 体 无 创 ， 染 性 有 供 污 小， 免疫 原 性低 ， 且 传 代 稳 定 ， 一 定 成 骨 性 能等 并 有
５ ０倍 。而 Ｃ ｌ ｒ 用 极 低 密 度 （ ． ０ ｏｅ采 ｔ ０ ５～１／ ｍ ） ２ ｃ 传 代 培养 ， 现更 有 利于 细胞 的增 殖 ¨ 发 。但 也有 研 究
工 程学 的一类 种子 细胞有 较好 的前 景 Ｊ 。 １ ３ 脐 血干细 胞 （ ｏｄｂｏｄｓ ｍ ｃｌ ） ． Ｃ ｒ ｌｏ ｔ ｅ ｓ ｅ ｌ
１９ ９ ９年 Ｅｉ ｓ ｒ ｅ 等从 脐 血 中分 离 培 养 出单 个 核 ｃ 细胞 。脐血 干 细 胞 与 骨髓 单 个 核 细 胞 一 样 具 有
更高效经济地体外分离和大规模培养骨髓间充质千 细胞 用作 骨组 织工 程学种 子细胞 引起 了当今 国内外 诸 多专家 学者 的研究 兴趣 。
１ ２ 脂 肪 干细胞 （ ｄ ｏｅｄ ｒ ｅ ｔ ｅ ｓ 。 Ａ ｉ ｓ ｅ ｖｄｓ ｍ ｃｌ ） ｐ ｉ ｅ ｌ
１ 常 用 的 种 子 细胞 ：
特点 。
【 关键词】 种子细胞
生物反应器
体外培养
引 言
组织工 程学 （ ｉ ｕ ｅｇｎｅｌｇ Ｔ ） 是生 物 医 Ｔｓ ｅｎ ｉｅｒ ， Ｅ … ｓ ｎ 学工 程学 的一个 新 的分 支 ， 一个 综合 细胞生 物学 、 是 生物化 学 、 料科 学 、 学工程 、 材 化 临床 医学 、 白质组 蛋 学 、 因组学 、 物 医学 工程 学和移 植学 等多学 科 的 基 生 交叉领 域 。组 织 工 程 的概 念 于 １８ ９ ７年 由美 国 国家
刺 抽取 自体 骨髓分 离获得 ， 免 了免 疫排斥 问题 ， 避 能 够 满足目 体组 织工 程 骨 构建 的需 要 Ｌ 。 因此 ， ６ ｊ 如何
当同时具备骨生成性 、 骨诱导性和传导性 。骨生 成 性是 指修 复材料 中含 有 能够 成 骨 的细胞 ， 即种 子
细胞 。种子 细胞 的选择 与培养 是骨 组织 工程 中的根 本 环节 。
充质 细胞特 性 ， 向成 脂肪 源 性 、 软 骨 源性 、 骨 可 成 成
科 学基 金会 正式 确立 。它是指 利用 细胞 生物学 和工 程 学 的原 理 ， 用正 常 具 有 特定 生 物 学 活性 的组 织 应
细胞与生物材料相结合 ， 在体外或体 内构建组织和 器官 ， 以维持 、 修复 、 再生或改善损伤组织和器官功
胚层组织的潜能 ， 一般存在于成人骨髓 中。最近的
研 究发 现 ， 从成 人脂 肪 、 骼肌 、 骨 骨外 膜 、 小梁 中也 骨 可 以分离 出 间充质 细 胞来 源 的 多能 干 细胞 。Ｎ ｔＵ ｕｔ ａ 等 －从 人 的骨小 梁 中分 离 出多 潜 能 干细 胞 ， 在 特 ５ ］ 其 殊条 件培养 下 ， ＭＣ ｓ一 样 表 现 出 多分 化 潜 能 间 同 Ｓ
别 筝 琚梧桐 林 智恺 何 悦
（ 上海 交通 大学 口腔 医学院 ・ 附属 第九人 民 医院 ， 海 ２ ０ １ ） 上 ０ ０ １
【 摘 要】 种子细胞是组织工程学的基本要素之一。种子细胞体外大规模扩增培养是组织工程学的一
个重要方面， 与传统的二维培养方式相 比新型的生物反应器在培养及扩增间充质干细胞等种子细胞方面有着 明显的优势， 本文要论述随着近年来越来越多关于生物反应器的研究发展及其在培养干细胞具体存在的械 ２ １ ０ １年第 ２ Ｏ卷第 ３期
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综 述 ・
骨组织工程种子细胞体 外培养模式 的发展概况
Ｄｅ ｅ ｏ ｍ ｅ ａ ｒ ｎｄ ｏ ｅ ｄｅ ｅｌｃ ｌｕ ｅ ｉ ｉｒ ｎ ｂ ｎｅ ｔｓ ｕｅ ｅ ｉ ｅ ｒｎｇ ｖ ｌ ｐ ｎｔ ｌｔ ｅ ｆｓ ｅ ｄ ｃ ｌ ｕ ｔ ｒ ｎ ｖ ｔ ｏ ｉ ｏ ｉｓ ｎｇ ｎ ｅ ｉ
骨 细胞和脂 肪 细胞等 分化 的细胞 ，即 骨髓 间充 质干
细胞 ， 谓 间充 质 干 细 胞 （ ｓｎｈｍ ｌＳ ｍ ｃｌ 所 Ｍｅｅｃｙ ａ ｔ ｅ ， ｅ ｌ ＭＳ ｓ是 多潜能 干 细 胞 一 种成 体 干细 胞 ， 有 分 化 Ｃ） 具 成骨、 软骨 、 肪 、 脂 肌腱 、 肉 、 肌 真皮 及 骨髓 基 质 等 中
１ １ 间充 质 干细胞 （ ｅｅ ｃｙ ａ Ｓｅ ｅ ， Ｃ ） ． Ｍ ｓｎ ｈ ｍ ｌ ｔｍ ｃｌ ＭＳ ｓ ｌ
２０ ０ １年 Ｚ ｋ等 人 从 脂 肪 中提 取 出 了具 有 多 向 ｕ 分化 潜能 的 干细 胞 Ｌ 。脂 肪 干 细 胞 与 骨 髓 间充 质
（ 常用 ） 最 Ｆｉｄｎｔｉ ｒ ｅ ｓ ｎ等 首 先 发 现 并 证 实 骨 髓 中除 了 ｅ ｅ
能 的一 门科 学 。
因此应 用组 织工 程学修 复缺 损组织 其基本 理念
源性 三系 分化 。另有研 究证 明骨髓 间充质干 细胞作 为一种 成体 干细胞 不仅 具有 强大 的增殖 潜能 和具有
良好 的成骨 细胞分 化潜 能 ， 来源方 便 ， 以通 过穿 且 可
就是 将体外 培养 的干 细胞构 件骨 组织植 入人体 达 到 修复 缺损 的 目的 。 而理 想 的 骨 缺 损 修 复 材 料 应
包 含造 血干 细胞外 ， 还存 在一 类可 以 向成 骨细 胞 、 软
基金项 目： 国家 自然基金资助： ３９３４ ， №．０７３１上海曙光计划资助 １ｓｌ ０ｇ９ 通信作者 ： 何悦 ，ｍａ ：ｉｉ ５ １＠ｙｈｏＣｌ．ｎ Ｅ ｉ ｗｌａ ２ ８ ａ ｏ．Ｏ１ｃ ｌ ｌｍ ｌ
干细胞一样均属于来 自中胚层的成体于细胞 ， 具有 向多种 细胞 系分化 的潜 能 ， 括骨 、 包 软骨 、 脂肪 、 肉 肌 等 。又 因其来 源较 广泛 ， 于获得 等优点 ， 易 作为组 织

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骨组织工程种子细胞研究进展

骨组织工程种子细胞研究进展


组织和软组织再生修复的生长因子 。如转化生长 因子一Ｂ、血小
１ 骨髓基质 细胞
板衍生 生长 因子 、胰 岛素样生 长因子等 ，可明显促进 了 ＭＳＣｓ
骨 髓 基 质 细胞 （Ｂｏｎｅ Ｍａｒｒｏｗ Ｓｔｒｏｍａｌ Ｃｅｌｌｓ．ＢＭＳｃ）是 一种 增 殖 ．并 加 速 矿 化 物 的沉 积 ［２ｊ：另 有 研究 表 明骨 形 态 发 生蛋 白
近年来 ．以骨髓基质细胞作 为种子细胞的组 织工程骨在骨
胞 和脂肪细胞等分化 ，因此是一种被热 点研究 的种子 细胞 …。 缺损修复 的基础研究 和临床应用 中都取得 了较为满意 的效 果 ，
ＢＭＳＣｓ同时含有两种细胞系 。即定 向性骨祖细胞系和诱导性骨 宋会平等 以骨髓基 质细胞构建组织工程骨 ，并用于小 鼠骨
ｆＫｅｙ ｗｏｒｄｓ】 Ｂｏｎｅ ｔｉｓｓｕｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；Ｓｅｅｄ ｃｅｌｌｓ；Ｐｒｏｇｒｅｓｓ
骨组织 ＿ｒ程技术在骨缺损 修复 中具有许多优点 ，是其他修 能 自动分化成骨 的干细胞特性 ：诱 导性骨祖细胞是一种存在 于
复 技 术 如 自体 骨 移植 、异 体 骨 移植 所无 法 比拟 的 ， 因此 在 治 疗 所 有 的 问叶 组 织 中 和 骨髓 中 的未 分 化 干 细 胞 ．它 向成 骨 细 胞 的
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｏｒｔｈｏｐｅｄｉｃｓ，Ｃｈａｎｇｈａｉ Ｈｏｓｐｉｔａｌ，ｔｈｅ Ｓｅｃｏｎｄ Ｍｉｌｉｔａｒｙ Ｍｅｄｉｃａ ｌ Ｕｎ＆ｅ￣ｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００４３３，Ｃｈｉｎａ） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】 Ｔｈｅ ｋｅｙ ｏｆ ｂｏｎｅ ｔｉｓｓｕｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｉｓ ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ ｇｏｏｄ ｓｅｅｄ ｃｅｌｌｓ．Ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ，ｔｈｅ ｐｅｏｐｌｅ ｈａｖｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ａ ｌｏｔ ｏｆ
骨组织工程种子细胞研究进展

骨组织工程种子细胞研究进展


脏 ｎ｝Ｔ ｌｔ ｉ ，Ｍ Ｃ ｃ Ｉ ｅ ｃｌＢ Ｓｓ Ｈ ｓ ｍ ｅｓ Ｊ
Ｃ ７， Ｄ ３ 不表达 Ｃ ４ 、Ｄ ４ Ｃ １ Ｃ １ Ｄ ５ Ｃ ３ 、 Ｄ ４、 Ｄ ９和 Ｈ Ａ． Ｒ， Ｌ Ｄ 细胞特 征稳定 ， 在体外扩 增 ４ ０多代 后仍保 留细胞 表面标志 １ 。但
［ 键 词 ］ 骨组 织 ； 程 ； 细 胞 ； 展 关 工 干 进

Ｒ ６ ８
１０ ０ ８ （０ ２ １ ０４． １８ ２ １ ）０。１４ ０ １ １． ３
近 年来 ， 随着创 伤领 域各 种新的治疗方法 的涌现 和各种
先进理 念的不断完善 ， 创伤导致的骨折得到 了更 合理地治 使
骨髓间 充 质 干 细 胞 作 为 一 种 优 良 的 骨 组 织 工 程 种 子 细 胞 。人 脐 带 间 充 质 干 细 胞 表 达 Ｃ ４ 、Ｃ １５ Ｃ ９ 、 Ｄ ４ Ｄ ０ 、 Ｄ ０
老化 ， 扩增 困难。故 目前成骨细胞 已不作 为常规研 究 的种 子
细胞 。
２ 骨髓问充质干细胞（０ｅ ｂｎ
胞 。有 研 究 认 为 某 些 生 物 活 性 因 子 如 粒 细 胞 ．巨 噬 细 胞 集
疗， 也使骨缺损 的发 病率 明显下 降 ， 是骨缺 损 的治疗 仍是 但
国际骨 科学领域 的一个难题 。随着 骨组 织工程的迅速 发展 ， 为彻底 、 有效地治疗 骨缺 损带来了曙光 。本研究就骨组 织工
目前仍 尚未 弄清楚 Ｈ Ｃ Ｓ ｓ Ｕ Ｍ Ｃ 有无 特异性 抗原标 志 ， 通常是 根据细胞形 态 、 流式细胞检测结 果和其多 向分化潜能作 为判
断标准 。用成骨诱 导培养基培养人脐带间充质干细 胞 ， 碱性 磷 酸酶染 色后 大多数细胞 胞质 中有浅 棕色至 棕黑 色细小颗 粒或大 片 状 黑 色 沉 淀 ， 示 强 阳性 ， 合 成 骨 细 胞 的 特 显 符 征 。人 脐带间充质干细胞 的增殖分 化能力 和成 骨活性 不 受胎儿性 别及分娩方式 的影响 ， 但在选择胎儿时尽量选择 足 月产新 生儿 ， 不必考虑产妇 的年龄 。
骨组织工程研究的新进展:修复骨缺损的完美技术

骨组织工程研究的新进展:修复骨缺损的完美技术

骨组织工程研究的新进展：修复骨缺损的完美技术李凯【摘要】骨组织工程自20世纪80年代诞生以来,取得了飞速的发展,为临床上骨缺损的治疗带来新的希望.纵观骨组织工程研究的二十多年里,其构成的三大要素:种子细胞方面、支架材料方面和组织构建方面都取得了一定的进展.但是距离组织工程骨在临床中正式使用尚有一定距离,有待进一步的研究.本文就目前骨组织工程研究的现状及最新进展作一综述.%Bone tissue engineering has developed rapidly since the 1980s and brought new hope for the treatment of bone defects. Throughout twenty years, the three major elements of bone tissue engineering: seed cells, scaffolds and organizations to build have made great progress. However, there is still certain distance for tissue engineered bone to be used officially in clinic. In this paper, the current status of bone tissue engineering research and the latest developments are reviewed.【期刊名称】《中国医药导报》【年(卷),期】2012(009)018【总页数】3页(P15-17)【关键词】骨组织工程;骨缺损;研究进展【作者】李凯【作者单位】哈尔滨医科大学附属第三医院骨科,黑龙江哈尔滨150081【正文语种】中文【中图分类】R681.2临床上由于各种原因导致的骨缺损很常见，然而修复骨缺损的惟一方法是通过骨移植来实现。

软骨组织工程研究进展

软骨组织工程研究进展

软骨组织工程研究进展软骨组织工程的基本原理是从机体获取少量活组织,将功能细胞从组织中分离出来,并在体外进行培养、扩增,然后与可降解吸收的支架材料按一定比例混合,植入病损部位,生物材料在体内逐渐降解和吸收,植入细胞在体内增殖和分泌ECM,最后形成所需的组织或器官,以达到创伤修复和功能重建的目的[1]。

目前软骨组织工程的研究内容主要集中在以下几个方面:①种子细胞;②支架材料;③细胞因子;④基因修饰。

本文就软骨组织工程的研究现状及其进展作一综述。

1 软骨种子细胞理想的软骨种子细胞应具有以下特点:①取材方便,对机体创伤小;②植入受体后对机体免疫排斥反应小;③在体外培养时有较强的增殖能力;④能稳定保持软骨细胞表型。

1.1软骨种子细胞来源:目前,报道的软骨组织工程种子细胞主要包括:自体软骨细胞、异体软骨细胞、基因修饰的永生化软骨细胞及各种来源的干细胞。

1.1.1自体软骨细胞:软骨细胞是终末分化细胞,可以合成ECM,如Ⅱ型胶原和蛋白多糖聚合物等,是组织工程软骨研究最早,也最常采用的软骨种子细胞,通过胶原酶直接消化关节软骨、骺板软骨、肋软骨和耳软骨组织等获得[2]。

自体软骨细胞来源的种子细胞不存在免疫排斥反应,有利于临床应用。

但自体软骨细胞体外培养传代会发生“去分(dedifferentiation) 化”现象[3] ,丧失增殖和分泌基质的能力,生长缓慢,不能达到组织工程软骨的需要数量。

且取自患者来源有限、对个体造成二次创伤、增加了手术费用和患者痛苦等,这严重限制了其作为种子细胞的应用。

1.1.2 异种和同种异体软骨细胞:异种软骨细胞来源充足,短时间可大量获取、增殖,但植入受体后免疫排斥反应严重,故应用较少。

虽然该类种子细胞也存在免疫反应,但随着移植时间推移其免疫反应逐渐减弱,并且随着免疫抑制剂研究的快速发展,较严重的免疫反应已基本消除。

然而,该软骨细胞来源于其他健康个体,在获取的同时又对其他个体造成创伤,增加二次手术费用,故也不是最理想的软骨种子细胞来源。