组织工程及再生医学基本
组织工程与再生医学中的材料设计及应用
组织工程与再生医学中的材料设计及应用随着科学技术的不断发展，组织工程与再生医学已成为医学界研究的热点领域。
其核心目标是通过材料设计与应用，促进组织再生、修复和重建，从而实现人体的健康和切实可行的治疗方案。
本文将从组织工程和再生医学两个方面详细介绍材料在医学应用领域的重要性和应用。
一、组织工程组织工程（Tissue Engineering）是指利用基因工程、材料科学、细胞生物学、生物力学和再生医学等交叉学科，结合现代生物技术及先进的医疗器械和设备，以体外的方式生产和制备可替代自体组织的人工组织，用于实现组织再生与重建。
强大的材料技术支持是组织工程实现生物医学应用的必经之路。
1.材料的设计材料的设计一般是指将功能性物质和载体材料合成并构建出具有特定结构和性能的物质，以在医学、食品、环保等领域实现相应的功能。
在组织工程中，纳米材料、高分子材料和生物诱导材料等都是常用的材料，这些材料的设计和构造关键性很强，一定要考虑到如何与组织细胞相适应、导入体内后迅速被生物体吸收和代谢等问题，以保证其可靠性和安全性。
2.材料的应用在组织工程中，材料的应用广泛涉及到细胞培养、支架构建、脏器及组织再生等方面。
例如，在骨组织工程中，应用生物陶瓷材料、生物陶瓷复合材料、聚合物材料等作为骨替代材料，可以极大地促进骨组织的再生和修复，达到了较为良好的效果。
在皮肤、心血管等方面，也运用了支架材料作为载体，通过关键的表面处理技术，实现了有效的细胞定植和组织重建。
二、再生医学再生医学（Regenerative medicine）是指运用生物学、医学和工程学知识，促进自我的再生和修复的多学科交叉领域。
其主要目标是在应用生物技术、材料学和细胞生物学等交叉学科的基础上，制造组织工程支架、仿生材料、再生启动因子等有益于组织修复的创新型医用材料。
1.材料在再生医学中的应用在再生医学的研究中，材料非常重要。
主要应用于损伤处恢复和生物重建。
例如，细胞渗透式膜（Cell-penetrating Peptide, CPPs）是一种具有良好细胞穿透性的材料，可促进基因和其他各种分子的渗透和传递，以达到促进细胞重建和再生的效果。
组织工程在再生医学中的应用
组织工程在再生医学中的应用近年来，随着再生医学领域的快速发展，组织工程技术在临床治疗中得到了广泛的应用。
组织工程技术是将生物材料、生物因子和细胞等多种生物学组分相结合，构建三维结构体外或体内复杂组织和器官的一种技术，可以帮助人体再生缺损组织，提高治疗效果和生命质量。
本文将从组织工程技术的原理、应用及前景三个方面来阐述其在再生医学中的应用。
一、组织工程技术的原理组织工程技术是一种多学科融合的交叉学科，包含生物学、材料科学、化学、物理学等众多学科。
其核心原理在于构建三维复杂的组织和器官，实现细胞定向增殖、成形和空间排列，在生物材料、生物因子和细胞的相互作用下，形成生物功能结构体。
组织工程技术计划利用生物材料、细胞和生物因子之间的交互，构建三维复杂的结构体，以代替人体缺损组织，进而实现细胞定向增殖、成形和空间排列。
组织工程技术所构建的生物功能结构体可以用于再生医学，治疗许多常见的疾病，如糖尿病、心脏病、肝脏病等。
二、组织工程技术在再生医学中的应用1. 组织工程技术在骨折治疗中的应用传统骨折治疗方法主要是手术或身体治疗。
然而，这些过程都非常痛苦，而且需要长时间的康复期。
组织工程技术通过修复或再生骨组织，可以缩短康复时间并提高治疗效果。
组织工程技术可获得包括生物陶瓷，骨细胞生长因子等需要再生骨组织的组分，用于建立人工骨骼或帮助器官创新，从而实现手术的最终复原。
2. 组织工程技术在心血管领域中的应用心脏病是全球面临的重要公共卫生问题之一。
组织工程技术可以帮助心功能不全患者重新生长心肌组织，提高心脏的收缩力和柔韧性，促进静脉设备的再生，为心脏再生和治疗创造有利条件。
在心电生理诊断和治疗中，组织工程技术可以用于开发可移植心脏。
3. 组织工程技术在神经科学中的应用组织工程技术也可以用于改善神经受损的情况，如脊髓损伤和多发性硬化。
组织工程技术可以重新建立神经结构，促进神经细胞和胶质细胞的再生和增殖，并增强神经组织与外部环境之间的联系，生成更好的神经元-神经细胞中间键合区和分离，同时也促进活动后的康复治疗。
组织工程技术在再生医学中的应用
组织工程技术在再生医学中的应用再生医学是指利用干细胞、基因修饰技术和组织工程技术等手段，利用人体自身的再生能力，修复和重建受损组织和器官，从而实现病人痛苦的减轻和治愈。
组织工程技术作为再生医学的核心技术之一，通过材料学、细胞生物学、生物化学、生物力学和计算机学等多学科的综合应用，可以制造出具有生物学性能和生物相容性的仿生组织和器官，有望成为解决人类器官移植短缺和疾病治疗难的新手段。
组织工程技术的原理组织工程技术的基本原理是将干细胞、基质材料、生长因子等生物学要素按照一定的比例和顺序混合，制造出具有生物学性能和生物相容性的三维立体结构，再通过多种方法促进细胞生长和分化，使其逐渐生成与人体组织相似的仿生组织和器官。
具体而言，包括以下几个方面：1. 金属材料和高分子材料的选择：不同的医学材料有不同的机械性能和生物相容性，因此需要选择适当的材料进行组织工程。
2. 干细胞的寻找和筛选：干细胞是体内自我修复的基础，对组织工程至关重要。
目前主要有胚胎干细胞、诱导多能干细胞和成体干细胞等类型。
3. 细胞和材料的组合：将所选材料进行加工和制造，形成具有初步生物学性能和上下界限的组织工程范本。
4. 功能化的培养环境：流体组织培养器和生物反应器等设备可以为组织工程提供稳定的机械状况环境和养分素等。
5. 生长因子的作用：生长因子是促进生长和分化，细胞诱导和组织重新生长的关键因子，需要在组织工程过程中加以应用。
细胞纳米技术在组织工程中发挥的作用细胞纳米技术是细胞研究领域的新兴技术，是指利用纳米技术的手段，将药物、基因或其他小分子转化为纳米颗粒，进而能够更方便、更精确地进入到细胞内部完成诸如信号传导、基因沉默等作用的过程。
在组织工程中，细胞纳米技术可以为细胞筛选和体外培养提供更高效、更精确的方法，大大提高组织工程的质量和效率。
此外，细胞纳米技术也可用于制造细胞毒性测试和药物筛选的高通量平台，为组织工程和再生医学领域注入了新的生命力。
组织工程与再生医学
组织工程与再生医学是近年来备受关注的新兴领域，也是未来医学发展的重要方向。
组织工程和再生医学的目标都是通过人工合成或激发人体自身的修复能力来重建或修复受损或丧失的组织或器官，促进人体健康。
本文将探讨组织工程和再生医学的发展历程、现状和未来前景，以及目前面临的挑战和解决方案。
一、发展历程组织工程和再生医学的发展起源于20世纪80年代。
当时，美国科学家在培养室内成功地培育出了人体皮肤细胞，并将它们移植到了另一处的受损组织上。
这项研究开启了组织工程的研究大门。
1995年，美国神经外科医生Iswar P. Singh成功地利用多孔聚无定形酸酯材料制造了一种脊髓支架，用于治疗小鼠脊髓受损。
这是组织工程出现以来的第一次利用材料修复受损组织的实验。
自此以后，组织工程和再生医学的研究取得了长足的进展，产生了大量的研究结果与应用。
二、现状目前，组织工程和再生医学已经成为一个重要的跨学科领域，涉及材料科学、化学、生物学、医学、生命科学等多个学科。
在组织工程和再生医学的研究中，最重要的一项技术就是细胞培养技术。
通过细胞培养技术，可以制造出具有特定功能的细胞和组织，这些组织可以植入到人体中，取代不可逆转的受损组织。
如，经过培养的中耳软骨细胞可以被移植到人体中，修复听力受损的问题。
同时，仿生材料也是中的关键技术之一，通过仿生材料的研究，可以开发出适用于人体的生物材料，用于重建组织和器官的结构和功能。
三、未来前景未来组织工程和再生医学的发展方向主要是围绕细胞、生物材料和生物技术的研究展开。
随着人口老龄化和生活方式的改变，各种器官、组织和肌肉的退行性损伤病症不断增多，因此，再生医学的研究将越来越重要。
一些科学家正在研究如何通过基因编辑技术改变细胞成分，从而促进其更好的生长和分化，提高细胞的治疗效果。
同时，智能生物材料的研究也将进一步发展，用于修复人体组织和器官的更加精准和高效。
四、挑战和解决方案随着组织工程和再生医学的发展，也面临着许多挑战，最大的问题之一是如何确保移植的组织和器官能够生长和发展为可持续的、具有正常功能的结构。
生物制药技术中的组织工程和再生医学
生物制药技术中的组织工程和再生医学组织工程和再生医学在生物制药技术中的应用组织工程和再生医学是生物制药技术领域中具有巨大潜力的两个重要分支。
它们的发展和应用为治疗各种疾病和损伤提供了新的方法和途径。
本文将重点介绍组织工程和再生医学在生物制药技术中的应用，并探讨其对医学领域的重要意义。
首先，组织工程是一种将细胞、生物材料和生物因子结合起来构建人工组织和器官的技术。
通过选择合适的细胞源、支架材料和生长因子等，可以构建出与天然组织相似的人工组织，并实现组织和器官的再生和修复。
在生物制药技术中，组织工程可以用于制造替代品，用于替代病变组织或器官，解决传统治疗方法无法解决的问题。
例如，通过使用干细胞和生物材料构建丝状支架，可以制造出人工血管，用于修复受损的血管；利用干细胞和载体材料构建骨组织工程，可以用于替代骨骼缺损；利用生物材料和支持细胞构建肝脏组织工程，可以用于替代受损的肝脏组织等。
这些组织工程产品的应用使得传统的器官移植方法得以改进，提高了患者的生活质量。
其次，再生医学是一种利用干细胞和再生因子等生物学材料修复和再生受损组织的技术。
再生医学通过诱导体内或体外的细胞分化和增殖，实现组织和器官的再生，为无法恢复的组织和器官提供替代和修复的方案。
在生物制药技术中，再生医学可以用于研发和生产再生医学产品，包括生物材料、生长因子和干细胞等。
例如，利用干细胞修复神经系统损伤，治疗中枢神经系统疾病；利用再生因子诱导血管内皮细胞增生和分化，重建血管系统；利用干细胞分化为心肌细胞，治疗心脏病等。
再生医学产品的开发和应用为医学领域的治疗提供了新的思路和方法。
组织工程和再生医学在生物制药技术中的应用具有重要的意义。
首先，它们可以提供个性化治疗的方案。
由于每个人的体质和疾病情况都不同，传统的治疗方法往往不能满足个体化的需求。
而组织工程和再生医学可以根据患者的具体情况，定制相应的治疗方案，提高治疗效果和安全性。
其次，它们可以减少依赖捐献器官的需求。
骨组织工程与再生医学
骨组织工程与再生医学骨组织工程与再生医学，是指体外构建人工骨组织或者利用生物装置、植人生物材料来刺激骨原细胞或干细胞分化，维持和促进成骨细胞增殖，以重建缺损的骨组织。
骨组织工程与再生医学依赖于多个因素，主要包括细胞、生长因子、生物支架和稳定的机械环境。
自体骨和同种异体骨移植可满足以上要求，但两者均存在不足之处：自体骨骨量极为有限，并且增加了手术部位和伤口愈合期并发症心1；同种异体骨移植可能引发慢性炎症，甚至产生免疫排斥反应。
因此，骨移植修复术的不足促进了人工骨修复生物材料的发展。
譬如，已对羟基磷灰石()、a．w玻璃陶瓷、壳聚糖、胶原以及复合材料等已在骨损伤修复中的应用开展了广泛研究‘3川。
甲壳素，又名甲壳质、几丁质，化学名称为聚n．乙酰葡萄糖胺，主要存在于甲壳类动物虾、蟹、昆虫的外壳及高等植物的细胞壁中，是世界上第二丰富的天然生聚合物”“1。
壳聚糖是甲壳素脱乙酰基的衍生物，又名几丁糖，具有良好的生物相容性、生物可降解性。
大量研究已证实，壳聚糖还具有抗菌‘71、止血、促进伤口愈合‘引、促进骨再生‘的生物学效应，也可与胶原、、二氧化硅等复合制备成为薄膜、海绵、可注射型水凝胶形式，应用于骨组织修复领域。
但是，使用常规方法制取的壳聚糖多孔支架的之处是材料的综合力学性能高，对成骨细胞提振效应以及推动成骨细胞分化有关生长因达的效应高¨“。
为了填补这些瑕疵，纳米材料应用领域1/5于骨受损复原领域。
纳米材料所指某一维存有1～100尺寸的材料，具备低表面积体积在骨受损复原领域具备广为的应用领域前景¨3|。
基前壳聚糖纳米材料在骨受损复原中的广为研获得的有关成果，下面就壳聚糖以及所牵涉的纤维支架、纳米粒子和纳米无机支架材料的制法以及在骨组织工程与再造医学领域的研究综述。
壳聚糖纳米纤维的制备方法包括静电纺丝法¨4|、自组装法¨副和热诱导相分离法¨引等，其中静电纺丝法的应用较多。
生物材料的组织工程和再生医学研究
生物材料的组织工程和再生医学研究生物材料的组织工程和再生医学研究是当今医学发展的前沿领域。
随着人口老龄化趋势加剧和慢性疾病的不断增加，传统医学手段存在着诸多限制，而细胞和分子水平的研究成果为使用生物材料进行组织工程和再生医学研究提供了新的思路和途径。
一、组织工程及其进展组织工程是指通过生物工程技术，制备出近似人体组织的可移植材料。
组织工程的关键技术之一是材料的制造，而且这一环节的质量对制备出的组织工程材料的生物相容性、功能表现和应用效果等起着至关重要的作用。
因此，生物材料的制造技术和材料性能的研究，是组织工程研究的重点。
组织工程的研究重心逐渐从单一的材料设计向多材料联合应用方向发展，以制备出更为优异的组织工程材料。
本世纪以来，多材料联合应用的组织工程研究方案的乘用逐渐升温，例如，针对骨骼修复，联合使用金属材料和多聚酸酯型生物可降解材料（polylactic acid，PLA）可以提高修复效果，增强修复后的组织力学、生物适应性等方面的性能。
二、生物材料的再生医学应用再生医学是通过优化人体再生所能利用的生物材料，来实现对病人的医学治疗。
再生医学的最终目的是促进组织的自然愈合，或者在必要的时候实现器官或组织的替换。
在生物材料的再生医学应用方面，注重材料的生物相容性和力学性能，以尽可能得逼近天然组织。
目前，再生医学应用最广泛的两类生物材料是生物活性陶瓷和生物可降解高分子。
例如，针对骨折或骨缺失的治疗，生物可降解高分子材料，比如PLA可以有效承担骨形态材料的作用，在慢慢被人体吸收的同时向周围骨组织释放出生长促进剂以及其它生物活性物质，为骨组织的再生提供持续的刺激。
三、未来发展趋势与展望生物材料的组织工程和再生医学研究是向实现复杂良好的组织修复方向发展的。
未来的发展趋势将更为注重生物材料对人体环境的适应性，研究生物材料的导向性，以满足再生修复过程中对智能性的需求。
同时，生物材料的制备技术也向着三维打印技术的应用方向转变，实现组织的精细定制化。
组织工程再生医学技术致力于器官重建
组织工程再生医学技术致力于器官重建人体器官的损伤或失去对于生命的意义重大，因此，科学家们通过研究和发展组织工程再生医学技术，从而为人类提供了重建器官的希望。
组织工程再生医学技术是一种以细胞、材料和生物学技术为基础，旨在构建和修复人体组织和器官的方法。
这项技术的目标是促进组织和器官的再生，使其恢复功能并提高患者的生活质量。
组织工程再生医学技术的核心是使用生物材料和细胞来构建替代物，以取代或重建受损的组织和器官。
这些生物材料可以是生物降解的聚合物、支架、基质或生物活性分子。
而细胞可以来自患者体内的干细胞或其他特定类型的细胞。
通过结合生物材料和细胞，科学家们可以有效地促进细胞增殖和再生，从而重建及修复受损的组织和器官。
在组织工程再生医学技术中，生物材料起到了支持和引导细胞生长和再生的作用。
科学家们通常会将生物材料制成特定的形状，以模仿原始器官的结构和功能。
这些生物材料能为细胞提供生长和分化所需的支架，同时也能向细胞提供生物活性分子，以模拟体内的信号传递过程。
这些生物活性分子可以是生长因子、细胞内信号传导物质等，它们能够促进细胞增殖和分化，并引导细胞沿特定的方向发展成为目标组织或器官。
干细胞在组织工程再生医学技术中起着重要的作用。
干细胞具有自我更新和多向分化的能力，能够分化成各种组织和器官的特定类型细胞。
由于干细胞来源广泛且具有较强的分化潜能，它们成为重建和修复受损组织和器官的理想选择。
患者自身的干细胞可以通过组织工程再生医学技术进行扩增和培养，然后再植入体内进行治疗。
这种治疗方式不仅可以避免免疫排斥反应，还能进一步加速组织和器官的再生过程。
通过组织工程再生医学技术致力于器官重建不仅可以为受损组织和器官提供替代和修复，还可以为患者提供更好的生活质量和医疗效果。
例如，对于心脏病患者来说，心脏移植是一种常见的治疗方式。
然而，由于供体的稀缺以及免疫排斥问题，心脏移植手术具有很大的风险和挑战。
因此，利用组织工程再生医学技术重建心脏成为一种潜在的替代方案。
医学研究中的组织工程与再生医学应用前景
医学研究中的组织工程与再生医学应用前景随着科技的不断进步，组织工程和再生医学被认为是医学领域中的重要突破之一。
这两个领域的结合为人类解决了许多疾病治疗上的难题，同时也为医学领域的发展带来了无限的潜力。
本文将探讨医学研究中的组织工程和再生医学应用，并展望其未来的前景。
一、组织工程的概念与原理组织工程是一种利用细胞、支架和生长因子等生物材料，通过仿生学、材料学和生物学等相关学科的综合应用，构筑体外或体内“健康组织工程”环境的技术。
其基本原理是在“支架”上种植人体细胞或干细胞，并使其在体内生长和发育，形成功能完整的组织。
组织工程的实施可以通过多种技术手段，如3D打印、细胞培养和材料工程等来实现。
二、组织工程的应用领域1. 组织重建组织工程的一个主要应用领域是组织重建。
通过结合干细胞和支架材料，可以实现各种组织的重建，如骨髓、器官、骨骼和软组织等。
这对于那些丢失组织或器官的患者来说是一个巨大的福音，能够改善他们的生活质量。
2. 创伤修复组织工程还可以用于创伤修复。
通过培养和改造干细胞，可以快速修复和再生创伤组织，如肌肉、骨骼和皮肤等。
这对于一些严重创伤患者来说，可以加速他们的康复过程，减少并发症发生的几率。
3. 疾病治疗组织工程还可以用于疾病治疗。
通过改造干细胞或细胞外基质，可以研发出新一代的药物或治疗方案。
例如，通过组织工程技术可以制造出基因治疗的载体，用于治疗基因相关的疾病。
三、再生医学的概念与原理再生医学是一种利用生物学原理和工程技术，修复受损或丧失的组织、器官和器官系统的方法。
再生医学的基本原理是通过干细胞、基因工程和支架材料等技术手段，让人体自身的修复能力得到激活和增强，从而实现组织和器官的再生。
四、再生医学的应用领域1. 器官再生再生医学的一个主要应用领域是器官再生。
通过利用干细胞和支架材料，可以修复受损的器官或器官系统，如心脏、肝脏、肺和肾脏等。
这将彻底转变器官移植的现状，减少器官移植的排斥反应和供体短缺的问题。
组织工程和再生医学在人类健康中的应用研究
组织工程和再生医学在人类健康中的应用研究随着人类寿命的延长，各种慢性疾病的发生率也在逐年增加。
为了解决这一问题，研究人员开始关注组织工程和再生医学的应用研究。
在这篇文章中，我们探讨组织工程和再生医学在人类健康中的应用研究，包括其定义、发展历程、应用领域和未来趋势。
一、组织工程和再生医学的定义组织工程（Tissue Engineering）是一种综合性技术，它利用生物学、物理学和化学等学科的原理，通过体外培养人体细胞和组织，制造大量三维复杂的生物组织结构。
再生医学（Regenerative Medicine）是指一种治疗手段，它基于体内或体外重新造血、再生、修补和替换受损或缺损组织和器官的生物学原理，从而实现人体损伤的治愈。
二、组织工程和再生医学的发展历程组织工程的发展始于20世纪70年代，当时的研究主要集中在人工血管和皮肤的制造上。
但是，由于其技术和市场限制，直到20世纪80年代末期，组织工程才开始向肝脏、胰岛、心脏等大型复杂器官和组织的研究领域延伸。
再生医学的概念最早出现在20世纪60年代，但要经过几十年的发展才有了较为完整的技术体系和治疗理论。
至今，再生医学已经涉及到许多领域，如干细胞治疗、组织修复、器官再生与移植等。
三、组织工程和再生医学的应用领域1. 组织修复组织工程和再生医学技术可以为人体组织修复提供分子、细胞和组织工程学的协同方法。
在组织修复领域，目前最为成功的应用是利用干细胞进行皮肤、软骨、骨等组织的再生和修复。
2. 器官替代随着器官移植技术的广泛应用，人工合成的器官和组织的替代途径已经引起了研究人员的极大兴趣。
目前，研究人员已经成功地制造出了许多功能较为完整的器官原型，如人工肝、人工心脏等。
3. 病理研究组织工程和再生医学技术可以为病理研究提供最新的技术方法和工具。
通过体外培养出病理生态组织，可以更好地研究特定疾病的发生机理和治疗效果。
四、未来发展趋势组织工程和再生医学的未来发展将进一步集中在技术研究和应用推广两方面。
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影响再生的因素
• 全身因素
• 年龄、全身性疾病、神经内分泌反应以及药物治疗 情况
• 局部因素
• 创伤局部的异物、血肿、感染、血供障碍、坏死组 织、局部用药等也是影响再生的关键因素。
• 损伤局部释放的抑制因子是阻止再生的重要环节， 如中枢神经再生抑制因子：Nogo，MAG,OMgp
• 环境因素
• 缺氧、高温
MLR=Murphy Roths Large (mouse strain).
Heart regeneration in adult MRL mice
PNAS, 2001;98(17):9830-5.
Heart regeneration in adult MRL mice
PNAS, 2001;98(17):9830-5.
Dedifferentiation of committed epithelial cells into stem cells in vivo
Nature. 2013 November 14; 503(7475): 218–223
组织再生模式
• 新建再生（epimorphosis） • 干细胞或祖细胞的增殖 分化修复或重新形成丢 失的身体部分的一种再 生模式
组织器官的损伤修复
Resection (切除） Repair(修复）
Replacement(替代） Regeneration（再生）
再生的理念（普罗米修斯肝脏再生）
人体组织具有再生能力
• 肝脏是特殊的 组织
• 部分切除后具 有全部再生的 能力
低等动物具有再生能力
成体哺乳类动物无再生能力
再生的理念(蝾螈肢体再生)
Plast Reconstr Surg. 1992 Nov;90(5):750-6.
胎儿实验外科
Plast Reconstr Surg. 1992 Nov;90(5):750-6.
胎儿临床外科
胎儿临床外科体发生发育：精密调控的过程
无数的精子竞争进入卵子内
低等动物组织再生现象
海星的再生： 当海星的一条腿和部分中间组织 被切断，两部分都能够发育成为独立的海星。这 种现象叫做组织再生，在许多动物中都存在。
个别成体哺乳动物具有 组织再生能力
Skin regener ation in adult MRL mice
Clin Immunol Immunopathol. 1998 Jul;88(1):3545.
• 常见于低等脊椎动物再生中，如两栖动物 和鱼类的鳍、触须、心脏、脊髓、肢体等 的再生。自然状况下哺乳动物不存在去分 化现象
Dedifferentiation of committed epithelial cells into stem cells in vivo
Nature. 2013 November 14; 503(7475): 218–223
组织工程及再生医学基本 概念及应用范围
刘伟
上海交通大学医学院附属 第九人民医院整形外科 上海市组织工程重点实验室 组织工程国家工程中心
1
再生医学定义
• 再生医学是研究组织再生的一门科学。再生医学是 指通过研究集体正常组织特征与功能、受创伤后修 复与再生机制及干细胞分化基质，寻找有效的生物 治疗方法，促进机体自我修复与再生，或构建出新 的组织与器官，以改善或恢复损伤组织和器官功能 的科学。再生医学也被认为是利用生物学及工程学 的理论和方法，创造出丢失或功能损害的组织和器 官，使其具备正常组织和器官的结构和功能。再生 医学设计的领域包括组织工程、干细胞/细胞治疗、 基因治疗、生长因子和小分子药物等领域
达到70次 • 切除后通过多种因子启动有丝分裂激活相关信
号通路 • 分裂增殖恢复体积和功能 • 胰腺、肌腱、韧带等都存在这种代偿性增生。
二、成体干细胞活化
• 不对称分裂 • 多向分化 • 上皮干细胞 • 间充质干细胞 • 造血干细胞 • 肌肉干细胞 • 内皮干细胞 • 神经干细胞。
三、去分化
• 已经分化的细胞失去表型特征转变为成体 干细胞并进一步增殖、分化以替代损伤组 织。
Heart regeneration in adult MRL mice
“奇迹老鼠”的再生能力由大约7种基因控制 PNAS, 2001;98(17):9830-5.
组织再生的机制是什么？
再生的生物学机制
一、代偿性增生
• 已分化细胞的增殖以重新生成新的组织 • 肝脏：肝细胞具有强大的增殖能力，最多可以
• 细胞外基质（ECM) • 提供细胞所需的微环境，支持细胞的迁移等功能发挥， 也可通过ECM成分来影响细胞的功能
组织再生中的重要信号转到分子
• 信号转导途径与胚胎发育过程基本相似 • Notch，Wnt，Hedgehog，RTK，TGF-β， JAK/STAT等
• 干细胞未分化状态和多分化潜能的维持、自 我更新、细胞增殖、分化以及胚胎发育 • Oct-4，Sox2，nanog
• 变形再生（morphallaxis） • 通过剩余组织重新构建 形成一个较小的整体， 然后生长成为原有大小 的再生过程。
再生发生的生物学水平
组织再生的内源性因素
• 诱导信号 • 诱导信号调节了细胞的增殖和分化 • 生长因子、细胞因子 • 内分泌、旁分泌和自分泌等方式发挥作用
• 再生细胞 • 通过细胞增殖、分化、分泌基质和重塑，再生组织
人体发生发育：精密调控的过程
只有一个精子竞争进入卵子内
人体发生发育：精密调控的过程
形成囊胚著床子宫内膜
人体发生发育：精密调控的过程
8周胎儿
人体发生发育：精密调控的过程
4个半月的胎儿
（发育前1/3具有再生的能力）
机理？
• 仍旧是个黑箱 • 推测
– 细胞的全息到特殊化 – 细胞功能的全塑性到专一性 – 基因逐步关闭的过程？？
组织再生的策略
再生医学的研究策略
• 基础研究
– 发育生物学，干细胞， 基因调控
• 干预性研究
– 组织工程，干细胞，再生生物材料、基因 治疗
• 激发或扩大再生潜能的研究
– 生长因子，信号转到因子，传统中药，免 疫治疗
再生医学相关领域及应用范围 发育生物学
胚胎发育早期组织具有再生能力
胎儿外科实验外科