心肌组织工程种子细胞的研究进展
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软骨组织工程中种子细胞的研究进展张治金;全仁夫;岳振双;朱芳兵【期刊名称】《中国医药导报》【年(卷),期】2017(014)023【摘要】Tissue engineering cartilage repair tissue engineering technology is applied to the clinical one of the most feasible research field,and the seed cell is cartilage tissue engineering research and clinical application of the basic elements and the primary link.In this paper,combining the domestic and foreign research results,the research status of seed cells in cartilage defects repairing tissue engineering was reviewed.The characteristics,sources,species and culture of seed cells are reviewed in order to provide the basis for the further development of cartilage tissue engineering.%组织工程修复软骨缺损是组织工程技术运用于临床最具可行性的研究领域之一,而种子细胞是软骨组织工程研究及临床应用的基本要素和首要环节.本文结合国内外的研究成果,对组织工程修复软骨缺损中种子细胞的研究现状进行回顾,综述种子细胞的特点、来源、种类以及培养和鉴定,以期为软骨组织工程的进一步发展提供依据.【总页数】4页(P36-39)【作者】张治金;全仁夫;岳振双;朱芳兵【作者单位】杭州市萧山区中医院,浙江杭州311201;杭州市萧山区中医院,浙江杭州311201;杭州市萧山区中医院,浙江杭州311201;杭州市萧山区中医院,浙江杭州311201【正文语种】中文【中图分类】R687.3【相关文献】1.软骨组织工程中种子细胞的基因修饰研究进展 [J], 张爱国;蔡建平;董启榕2.软骨组织工程中种子细胞的基因修饰研究进展 [J], 张爱国;蔡建平;董启榕3.软骨组织工程中种子细胞选择的研究热点 [J], 刘小刚;李甜;张舵4.软骨组织工程中种子细胞选择的研究热点 [J], 刘小刚;李甜;张舵5.软骨组织工程中种子细胞的应用 [J],因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
组织工程中的种子细胞和支架材料组织工程是一种利用生物学、生物化学和工程学知识,在体内或体外制造人工组织或器官,以替代或修复受损组织或器官的方法。
在组织工程中,种子细胞和支架材料是两个关键要素。
种子细胞是构成人体组织的基本细胞,而支架材料则是制造人工组织的载体。
种子细胞是组织工程中最关键的要素。
种子细胞的来源非常广泛,既可以从体内获得,也可以从体外培养。
目前常用的种子细胞有间充质干细胞、胚胎干细胞、成体干细胞和多能干细胞等。
其中,间充质干细胞来源广泛,成本低廉,维持稳定性好,是目前组织工程中最为常用的种子细胞之一。
在组织工程中,种子细胞需要基于自己的特性与生存环境建立自然的联系。
此外,对种子细胞的培养、分化、传代以及植入对象等环节也需要特别注意。
在这些环节中,需要严格控制细胞密度、培养基的成分和种子细胞分化等参数,以避免种子细胞的死亡、分化和瘤形成等问题。
支架材料也是组织工程中不可或缺的重要要素。
支架材料的选择非常关键,它需要具备以下特点:生物相容性良好、可降解性、机械强度适中、支持细胞附着和生长等性能。
目前,支架材料主要有天然材料和人工合成材料两种。
天然材料包括胶原蛋白、凝胶素、海藻酸盐、蛋白多肽等,而人工合成材料包括聚乳酸、聚己内酯、聚乙烯醇等。
除种子细胞和支架材料外,组织工程中还需要考虑多种其他要素。
首先是环境因素,如细胞培养和生长培养基的成分、营养水平、氧气含量等因素都会对种子细胞的生长和分化产生影响。
其次是植入物的体内环境,植入前需要进行充分的生物学和生物工程评估,以为后续治疗提供科学依据。
总之,种子细胞和支架材料是组织工程中最为核心的两个要素。
它们的选择和优化对组织工程的成功与否至关重要。
此外,还需要考虑其他多种因素,将各种要素结合起来,才能够实现组织工程的良好效果,为人类健康事业做出重要贡献。
心肌干细胞与心肌微环境研究进展陈芸【摘要】心肌梗死等心脏疾病会造成心脏相应部位的心肌细胞损伤坏死,随后出现瘢痕、心室重塑、心脏增大,最终导致心力衰竭,从而威胁患者的生命.目前主要的治疗手段是通过药物治疗、支架植入、外科手术、器官移植,但这些方法都存在各自的缺陷,寻求更优的治疗手段成为现今的一个热点.以前认为心肌细胞不可再生,不能自我更新、修复,但越来越多的研究显示心脏中存在心肌干细胞.许多学者通过研究发现干细胞移植能够修复坏死的心肌,为心脏的再生提供可能,心肌干细胞的发现为心脏疾病的治疗提供了一个广阔的前景.干细胞的增殖与分化受心肌组织中微环境的调控,但心肌梗死后会造成梗死区心肌组织的微环境发生改变如内分泌因子、渗透压、pH值等,从而影响干细胞的迁移、存活、定向分化.移植后的心肌干细胞能否向心肌坏死区域迁移,并且存活,然后定向分化为心肌细胞受许多因素影响,主要就心肌组织中微环境对心肌干细胞的调控进行相关阐述.【期刊名称】《心血管病学进展》【年(卷),期】2016(037)004【总页数】5页(P415-419)【关键词】心肌修复;心肌干细胞;微环境;调控【作者】陈芸【作者单位】川北医学院,四川南充637000【正文语种】中文【中图分类】R457.7心肌梗死等心肌损伤性心脏疾病会使心肌细胞数量减少,从而导致无收缩功能的纤维瘢痕增生,继之出现心肌结构重塑、残存心肌失代偿、心肌弹性下降、心脏扩张变薄、心功能下降等,最终造成充血性心力衰竭,从而严重影响患者的生活质量,甚至导致患者死亡[1] ,增加了患者及社会的负担。
而目前治疗这些疾病的方法主要有药物治疗、支架植入、外科搭桥、心脏移植;但药物治疗、支架植入、外科手术只能改善相应的症状, 不能达到使坏死心肌细胞再生,而心脏移植面临着费用昂贵、供体难寻、免疫排斥、手术复杂等问题。
经过大量的实验,研究人员提出了干细胞治疗这一概念,从而为心肌损伤性心脏病提供了一个新的可能的治疗途径。
骨组织工程中种子细胞的研究进展【关键词】骨组织工程;种子细胞文章编号:1004-7484(2013)-02-1011-02因肿瘤、感染、外伤、先天疾病等原因导致的骨缺损是临床常见疾病。
如何修复骨缺损使功能与美观更好地结合,是人们不断研究改进的目标。
以往临床上常用的方法包括:人工骨移植、自体骨移植、同种异体骨移植、牵张成骨等,然而,人工骨移植存在着生物相容性的问题;自体骨移植存在着来源有限,且需牺牲健康组织的缺点;同种异体骨移植存在着供体来源不足,免疫排斥等问题;牵张成骨又存在着疗程长,可能损伤神经、关节,在恢复咬合关系方面难以控制等不足。
组织工程学的迅速发展,为骨组织缺损的重建和修复开辟了新的路径,为再生医学领域带来了新的生机。
经过二十余年的不断研究,骨组织工程取得了一定的进展。
种子细胞、生物支架材料和生长因子是组织工程的三大要素。
本文将就种子细胞及其在骨组织工程中的研究进展作一综述。
1 种子细胞种子细胞是指利用组织工程技术再造组织或器官所用各类细胞的总称。
就骨组织工程来讲,种子细胞需满足以下要求:①便于取材,尽可能降低对机体的损伤;②细胞增殖能力强;③易分化为成骨细胞;④低免疫源性,无排斥反应;⑤回植体内,对机体无毒性作用和致瘤性。
1.1 成体干细胞成体干细胞是指存在于分化组织中的未分化的细胞,具有自我复制功能,主要来源于骨髓、血液、骨骼肌、角膜、牙髓、肝脏、皮肤、消化道上皮等[1]。
目前以骨髓间充质细胞(bmscs)研究最多。
1.1.1 骨髓间充质细胞骨髓间充质细胞(bmscs)具有很强的增殖能力和多向分化潜能。
在一定的诱导条件下,可以分化为成骨细胞[2-3]、软骨细胞[4]、脂肪细胞[5]、肌细胞[6]、神经细胞[7]等。
目前,地塞米松、维生素c及β-甘油磷酸钠联合应用促进bmscs 向成骨细胞分化是最为常用的方法。
地塞米松可使bmscs的碱性磷酸酶(alp)活性增强,刺激细胞外胶原基质的生物合成,促进干细胞向成骨细胞分化[8]。
心肌再生技术的研究进展近年来,医学领域一直致力于研究心脏病的治疗和预防。
而心肌再生技术是其中一个备受关注的研究领域。
通过使用干细胞和心肌细胞工程,希望能够重新生长受损的心肌组织,以治疗心脏病。
本文将就心肌再生技术的研究进展进行探讨。
1. 心肌再生技术的背景心脏病是一种常见的疾病,其患病率不断增加。
尽管现代医学技术已经能够为心脏病患者提供不少有效的治疗方法,但仍有很多人无法从疾病中得到彻底的治愈。
随着生物技术的发展和干细胞技术的进步,心肌再生技术正在成为一项备受关注的研究领域。
心肌再生的基本思路是通过使用干细胞治疗受损的心肌组织。
干细胞是一种能够自我复制并分化成不同类型的细胞的未成熟细胞。
它们可以很容易地从体外培养中获取到,并可以通过刺激这些细胞来分化出成熟的心肌细胞。
通过定向分化干细胞,可以获取到不同类型的心肌细胞,从而为病患提供有希望的治疗方法。
2. 心肌细胞的分化与移植在实际应用中,研究人员通常会从干细胞中分离出心肌细胞,然后将其移植到患者的受损的心脏组织中。
在这个过程中,研究人员需要考虑很多因素,如细胞类型、分化程度、移植方式等等。
例如,研究人员可以将心肌细胞通过注射或为其制作三维立体芯片进行移植,这种方法在一些实验中已经被证明是有效的。
但是,要实现临床应用,仍需要进一步的研究,以了解如何更好地定向移植心肌细胞,并确保移植后细胞具有正常的功能。
3. 转化成型细胞方案在过去的几年中,研究人员另一个前沿的领域崭露头角,就是转化成型细胞方案。
这种方案是通过激活受损心肌周围的细胞来达到再生目的。
在过去的几年中,研究人员已经证明,在某些情况下,周围心肌细胞可以通过特定的信号传导机制来容易地分化成起搏器细胞或心肌细胞。
这为研究转化成型细胞方案提供了重要的基础。
4. 干细胞与人工心肌组织另一个前沿的领域是人工心肌组织技术。
研究人员致力于通过使用自然母细胞和人造材料来制备模拟自然心肌组织的人工心肌组织。
这种补救措施通过使用干细胞与不同材料混合,来制造活的组织来治疗受损的心脏。
心肌支架材料在心肌梗死治疗中的应用与研究热点赵亮;邱晓娜;李霞飞【摘要】背景:近年来心肌组织工程快速崛起, 通过应用外源性生物材料模拟细胞外基质, 使受损的心肌细胞得到有效修复或重建, 在治疗心肌梗死等缺血性心脏病方面具有很大的潜在价值.目的:综述心肌支架材料在心肌梗死治疗应用中的研究进展.方法:应用计算机检索NCBI数据库和万方数据2008至2018年发表的相关文献, 检索关键词为\"心肌支架材料, 心肌梗死;Myocardial scaffold materials, myocardial infarction\".结果与结论:目前常用的心肌支架材料主要有天然生物材料 (包括胶原/Matrigel、纤维蛋白、壳聚糖、透明质酸、海藻盐酸等) 、人工合成材料 (聚酯类人工合成材料与纳米材料) 及复合支架材料.由于心脏环境和心脏功能的复杂性, 支架材料的选择应充分考虑到生物相容性、免疫原性、导电性、降解率、对缺血缺氧易感性等各方面因素, 尽管目前许多支架设计开始满足所提出的诸多要求, 但应用于临床仍然存在着各种各样的问题, 相信随着研究者的进一步深入及应用工具的进一步发展, 人们可期待能够创造出接近原生组织生理机能的心肌支架,使心脏功能得到更理想的恢复.%BACKGROUND: In recent years, myocardial tissue engineering has developed rapidly. By using exogenous biomaterials to simulate extracellular matrix, damaged myocardial cells can be effectively repaired or reconstructed, which has great potential value in the treatment of ischemic heart diseases such as myocardial infarction. OBJECTIVE: To review the research progress of myocardial scaffolds in the treatment of myocardial infarction. METHODS: NCBI and WanFang databases were retrieved for relevant articles published from 2008 to 2018, with the key words of \"myocardial scaffold materials, myocardialinfarction\" in English and Chinese, respectively. RESULTS AND CONCLUSION: At present, the commonly used myocardial scaffolds are mainly natural biomaterials (including collagen/Matrigel, fibrin, chitosan, hyaluronic acid, and algae hydrochloric acid) , synthetic materials (polyester synthetic materials and nanomaterials) and composite scaffolds. Due to the complexity of cardiac environment and heart function, the selection of scaffold materials should fully take account of biocompatibility, immunogenicity, conductivity, degradation rate and susceptibility to ischemia and hypoxia. Although many scaffold designs have begun to meet many requirements, there are still many kinds of stent materials for clinical application. It is believed that with the further development of researchers and application tools, people can expect to create myocardial scaffolds close to the physiological function of the original tissue, so that the heart function can be better restored.【期刊名称】《中国组织工程研究》【年(卷),期】2019(023)014【总页数】6页(P2279-2284)【关键词】心肌支架材料;心肌梗死;心肌组织工程;纤维蛋白;壳聚糖;天然生物材料;胶原;透明质酸;脱细胞心肌材料;人工合成材料;复合材料【作者】赵亮;邱晓娜;李霞飞【作者单位】北京大学工学院,北京市 100871;新乡医学院生命科学技术学院,河南省新乡市 453003;大同市第三人民医院中心实验室,山西省大同市 037008;山西医科大学第一临床学院,山西省太原市 030001;新乡医学院生命科学技术学院,河南省新乡市 453003【正文语种】中文【中图分类】R459.9;R318.11文章快速阅读:文题释义:心脏支架材料:是心肌组织工程最重要的结构,为心肌细胞、组织生长提供了比较稳定的内环境,其结构也为细胞、组织的营养交换、代谢物排泄等提供了良好的场所,是形成一定具有结构及功能的细胞及组织的基础。
心肌组织工程种子细胞的研究进展(作者:___________单位: ___________邮编: ___________)【摘要】目的综述组织工程心肌种子细胞来源的研究现状与存在的问题,并展望其前景。
方法广泛查阅近十年来有关组织工程心肌种子细胞的文献,并进行综述。
结果心肌组织工程的替代治疗具有极其诱人的前景,但还处于起步阶段,仍然需要通过大量的实验找到最佳的细胞来源。
结论组织工程心肌有广阔潜在的临床应用前景,其细胞来源值得进一步研究。
【关键词】心肌组织工程;种子细胞。
组织工程是应用生命科学与工程学的原理与技术,在正确认识哺乳动物的正常及病理两种状态下的组织结构与功能关系的基础上,研究开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态的生物替代物的一门新兴学科。
其核心是模拟体内组织发生的环境,在体外培养细胞,构建由细胞和生物材料组成的、具有特定功能的三维工程化组织。
组织工程心肌主要涉及种子细胞来源,支架以及体外构建方式和移植。
下面我们主要讨论重点是心肌组织工程种子细胞。
1心肌组织工程的细胞来源构建工程化心肌组织的最佳细胞,应该是容易获得的、能增殖的、无免疫原性的、具有分化为成熟的有功能的心肌细胞的能力的细胞。
遗憾的是,目前还没有发现这样的细胞。
供体(异源的)细胞相对容易获得,但是具有免疫排斥反应的风险;而自体细胞虽然很难获得和扩增,但是没有免疫排斥的困扰。
目前,已报道的应用于心肌组织构建的细胞包括胎儿心肌细胞、成纤维细胞、平滑肌细胞、骨骼成肌细胞、天然骨髓细胞、间充质千细胞和胚胎干细胞等。
1.1心肌细胞胎儿心肌细胞是研究的最早最广泛,被认为是目前干细胞研究领域的一个重要方面。
Soonpa等[1]最早将胎儿心肌细胞移植到鼠的心肌。
Scorsin等[2]将胎儿心肌细胞注射到心肌梗死模型鼠的左心室心肌,研究表明有50%的鼠的梗死边缘区有被注射的心肌细胞。
胎儿心肌细胞移植能改善左心室功能,提高射血分数和心输出量。
但胎儿心肌细胞作为种子细胞受到至少两个方面的限制:一是胎儿心肌细胞的来源,包括由于胎儿心肌细胞来源带来的伦理和法律问题;二是作为一种异体细胞移植而带来的免疫排斥问题。
1.2天然骨髓单核细胞天然骨髓单核细胞与其他细胞相比,这种细胞具有易获得、自体的和易扩增的优点。
应用受限是由于它们很难转分化为心肌细胞或内皮细胞。
1.3骨骼肌成肌细胞骨骼肌成肌细胞不太可能成为心肌组织工程种子的原因是其分化后很难与宿主心肌发生电机械偶联。
1.4骨髓间充质干细胞干细胞被视为一种好的组织工程心肌种子细胞来源,是因为它们可再生能力强,高增殖能力和多能性。
干细胞具有可以在一定条件下分化成心肌细胞的能力。
因此多种心肌组织工程方法都是基于干细胞的运用。
骨髓间充质干细胞具有多向分化潜能,在一定的诱导条件下,能分化为成骨细胞、肌腱细胞、脂肪细胞、内皮细胞,神经细胞和心肌细胞等。
大量研究表明人骨髓间充质干细胞在适宜条件下也可向心肌细胞分化,除此之外,它还能分化成血管内皮细胞、血管平滑肌细胞等,对心肌细胞起着重要的支持作用[3]。
Rangappa等[4]应用人骨髓间充质干细胞和人心肌细胞在体外共培养,结果表明人骨髓间充质干细胞向心肌细胞分化,有收缩蛋白和心肌特异基因的表达。
Xu等[5]成功地进行了成人骨髓间充质干细胞的体外培养及向心肌细胞的诱导分化。
苑媛等[6]报道,血管紧张素Ⅱ在体外可能经细胞外信号调节激酶通路诱导人骨髓间充质干细胞向心肌样细胞分化。
动物实验显示,对实验动物的心脏梗死区移植经5一氮杂胞苷诱导的骨髓间充质干细胞,1个月后,骨髓间充质干细胞能在心肌梗死后心力衰竭的心肌及疤痕中存活并向心肌细胞分化,且改善受体的心功能[7]。
骨髓间充质干细胞具有以下特点:(1)来源于自体,无免疫源性;(2)取材损伤小,仅行骨髓穿刺就可获得;(3)来源充足,可反复取材;(4)扩张能力强;(5)培养要求低。
因此,骨髓间充质干细胞是心肌组织工程中前景广阔的细胞来源。
1.5胚胎干细胞胚胎干细胞有和骨髓间充质干细胞很类似:胚胎干细胞的来源不受限制,具有无限扩张能力,而且已证实了具有心肌分化潜能。
但它来源于异体,但是目前研究发现,胚胎干细胞及其子代细胞具有免疫源性,另外人类胚胎干细胞的移植还涉及伦理方面的问题。
申请临床应用受阻的主要原因也是人们对于同种异体来源导致潜在致癌性的担虑。
1.6诱导多能干细胞最近的一个克服上述问题的方法是将不成熟的基因(如卵母细胞)整合在成熟自体的干细胞。
这种全新的概念叫做核移植,并且可以产生自体多能干细胞系。
这种细胞被称为“诱导多能干细胞(iPS)”。
Mitalipov’s group报道已经成功通过核移植的方法改编哺乳动物的成体上皮细胞,得到了多能干细胞[5]。
就在同时,京都的研究人员将带有4种确定转录因子(Oct3/4,Sox2,Klf4,and c-Myc)的人皮肤成纤维细胞转导产生了一个多能干细胞系[8]。
这些细胞表达人ESC的表面标志,具有正常的核型,并且表达端粒酶,满足多能性的标准。
核移植也许对将来的心肌组织工程具有相当重要的意义。
比如在组织工程化组织窦房结,组织工程化心肌等方面,能制造出理想的种子细胞。
1.7心脏自身干细胞由于免疫方面的顾虑阻碍了做关于人类心脏组织工程的研究。
最近发现人类固有的心脏自身干细胞能够分化成有有功能的心肌,这无疑给人类心肌组织工程带来了新的希望。
人类心脏一直被认为是终末分化的器官。
10年前,研究人员在成年大鼠心脏里面发现存在固有心肌干细胞[9-12]。
最近在人类心脏中也发现了类似的干细胞[13-15]。
将其和正常心肌细胞混合培养后,注射到心梗区域,这些细胞能够产生新的心肌组织并且修复心脏的功能。
现在已经找到该细胞的数种细胞表面标志物,比如c-kit,sca-1,isl-1,以及ABC载体(Abcg2)。
但都还缺乏特异性,要如何准确筛选该细胞依旧还是没有解决的问题。
2总结构建工程化心肌组织的最佳种子细胞,必须是能够容易获得的、能增殖的、无免疫原性的、具有分化为成熟的有功能的心肌细胞的能力的细胞。
遗憾的是,目前还没有发现兼具这样优点的细胞。
制造或再生心肌组织去替换或是修复因损伤、衰老、疾病或基因变异而丧失功能的心肌组织目前大量研究表明是可行的。
但是,心肌组织工程领域仍然面临巨大的困难和挑战,如何获得足够数量的种子细胞就是其中之一。
并且工程化心肌组织移植到体内后,还需要维持其结构和功能,并与宿主心肌建立机械和电偶联,此外还要解决免疫排斥以及潜在的致瘤性等问题。
这些问题都是我们需要一一攻破的。
除了实验室培育的心肌结构外,更多研究理所当然地应该放在原位再生具有功能的心肌上。
如上文所说的越来越多的资料证据开始打破我们的传统观念,表明心脏是具有自我再生能力的。
将来的研究应该是进一步找到心脏祖细胞的特殊标志,以及控制心肌组织再生的其他因素的潜力。
如果成功的话,这些策略将解决供体器官短缺的问题,而且还能用于梗死心肌或先天性心脏病的外科修复。
而需要实现这些,都需要我们在大量实验中细细探究。
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