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组织工程和再生医学应用于临床前需要考虑哪些优缺点

2024-09-20 01:10:37 | 瀚博招生网

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以组织工程(tissue engineering)为基础的再生医学(regenerative medicine)发展情况及应用前景如何?
谢谢

@袁霖
邀请!要充分地回答这个问题需要写个综述了,显然这不是你们想看到的。所以,答主就自己的了解做出一些概括性的解释和讨论。

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首先,还是先讲一下两个重要的概念:组织工程(Tissue Engineering) 和 再生医学(Regenerative Medicine)

组织工程 (Tissue Engineering)是一个多学科交叉的研究领域,它充分应用工程科学,生物科学基础医学的原理,开发制造出具有生物活性的组织或器官替代物,用于保持,替代,修复,甚至于加强病变组织器官的功能。这个概念是由 Robert Langer (麻省理工学院)和 Joseph Vacanti (麻省总医院)于八十年代末,九十年代初提出,并在 Science上发表研究论文阐述这个概念和基本原理。

再生医学(Regenerative Medicine)是一个更广的定义,它包括组织工程(Tissue Engineering),但同时还包括 身体组织系统的自身修复 (Self-healing). 组织工程(Tissue Engineering)和 再生医学 (Regenerative Medicine)目前被大范围的混用,主要是因为目前来看组织工程的最终目标就是替代或加强组织的自身修复,用以治愈复杂的慢性疾病。

(Tissue engineered human ear, credit: Harvard University)

经过二十多年的发展,组织工程无论在基础研究,临床应用,和市场转化方面都取得了非常大的发展,其研究成果已经在很大程度上改变了临床治疗思路,使大量病人受益。虽然是一个相对来说比较新的学科,但是自诞生以来就一直吸引了大量的关注度。各国 (美国,日本,新加坡,中国,等等)都在投入高额的研究资金来推动这个学科的发展,与此同时,大量相关的研究人员 (临床医生,工程师,生物学家,化学家,材料学家,等等)都被吸引到这个充满潜力的领域,用他们在各自领域更专业的知识和技能来不断推动组织工程学科的发展。

值得指出的是,中国在近年来,在组织工程领域投入的前所未有的人力和财力,1999-2009 这十年间,中国政府投入了过5亿RMB 在组织工程的研究和临床应用上。Science杂志在2012年就曾发表评论 “China's Push in Tissue Engineering”对中国在这方面的发展做了报道,还报导了中国在此领域的先驱人物:南通大学顾晓松 (神经系统),上海交大曹谊林(骨骼系统),清华大学崔福斋(脑组织)。

对于再生医学来说,目前组织工程主要在以下几个方向不断取得发展和突破:

1. 细胞来源

再生目标组织或器官,通常需要使用相应的细胞,比如心肌细胞 (心脏),上皮细胞(皮肤),骨骼肌细胞(肌肉),等等。然而,很多细胞脱离了自体的原生环境,并不能在体外长期保持其功能和活性,比如肝脏细胞的体外培养一直是一个难题。所以新的细胞来源的取得就显得异常重要。多能干细胞 (Pluripotent Stem Cells)的使用可以很大程度解决这个问题。胚胎干细胞 (Embryonic Stem Cells), 诱导多能干细胞 (iPS cells)都是目前研究的热点,尤其是 iPS 细胞,因其独特的功能和不会造成伦理问题,已经成为全世界研究人员的宠儿,不断开发其新的应用,用于特定组织和器官的定向分化。与此同时,比多能干细胞更有特异性的组织干细胞,比如骨髓间充质细胞 (Bone marrow stromal cells),脂肪干细胞 (Adipose-derived stem cells), 脐带血干细胞 (Umbilical cord blood stem cells)等等,也被研究人员用于不同组织的再生。更特异性的细胞比如软骨祖细胞 (chondrogenic progenitor cells),心肌干细胞 (cardiac progenitor cells)也已被成功分离,并用于相应组织的再生。

(iPS cells forming a colony, credit: Flickr)

2. 新型生物材料

成功地组织工程,一定离不开生物材料学科的发展。再生具有不同特性的生物组织,材料的选择至关重要。组织工程发展初期,材料通常被用做支架用以支持细胞的贴附和生长。目前新材料的开发主要侧重于材料的生物学特性,新的材料不但要能作为支架,还要能与细胞相互作用,诱导细胞迁移,扩增,定向分化。同时新材料还被赋予了调节细胞生长的微环境的功能,比如释放生长因子,传递信号因子,抑制炎症,等等。更有能自组装 (self-assembly)的新型生物材料,能在外部刺激的情况下,实现在特定时间,特定微环境中自我组装成目标组织或器官的形态。虽然这些研究还在早期的探索阶段,但可以预见未来会出现激动人心的突破成果。

( Biomimetic liver tissue engineered from novel biomaterials, credit: NIH)

3. 信号因子

对于体外细胞培养来说,缺乏了体内的原生环境和相关的信号因子,很难成功地有效率的分化为目标组织器官。经过多年的研究,部分组织定向分化所需的生长因子已经逐渐被确定。传统的组织工程方法通常直接应用已确定的生长因子组合,用于培养细胞或者装载了细胞的支架材料。然而,生长因子分离纯化耗时耗力耗钱,所以并不是长期使用的最佳选择。目前这个领域的发展主要侧重于化学小分子,基因,物理刺激,等等。通过化学小分子的作用,可以激活与生长因子作用相当的生物信号通路,因而诱导细胞分化。基因的转导,使细胞本身能在不需要外界刺激的情况下实现分化,以及功能的获取。对于不同目标组织分化过程中的物理刺激,比如失重,加压,支架材料的表面结构,等等也可以促进细胞的分化。结合新型生物材料,将不同信号因子和材料合并,也是一个研究的热点,所谓的 “Smart Material”。比如,具有药物缓释功能的支架,加载的质粒DNA的水溶胶,等等。

(Recellularization of decellularized rat kidney, credit: Harvard Medical School)

4. 生物制造方法

生物制造 (Biofabrication)是一个相对较新的名词,顾名思义就是利用构成生物体的基本元素 (细胞,生长因子,生物材料,等等),制造出具有功能的生物组织或器官,或者用于研究的生物系统,这里主要谈一下前者。最传统的组织工程制造方法就是将细胞装载到3D支架,并在具有生长因子的环境中培养。经过多年的发展,大量针对于不同组织的制造方法被开发出来。举例来说,去细胞器官 (Decellularization)的重新细胞化 (Recellularization)已经在实验中用于肝脏,肾脏,心脏,等的组织工程;细胞膜片 (Cell sheet)的3D组装也已经被成功应用于软骨,血管,皮肤等组织,并已经有临床产品用于病人; 微组织 (micro-tissue) 作为基本结构单元,也被成功用于血管,肝脏组织,肌肉组织等的再生。目前很热门的3D生物打印技术的出现,给组织工程和再生医学带来了又一轮新的革命。由于其精确地控制能力和个性化特点,使得定制人体组织器官成为可能。虽然3D生物打印处于初期研究阶段,有很多困难要克服 (请参见:

3D生物打印的主要难点是什么
),但是随着技术的成熟和组织工程自生的发展,成功3D生物打印出人体器官并不是幻想。

(3D bioprinting for tissue engineering, credit: Wake Forest University)

组织工程 (Tissue Engineering)一直在不断发展和进步,虽然大量的研究成果还仅限于实验室阶段,但已经有很多技术进入了临床转化,甚至于市场化。不仅仅在其医学领域的应用,利用再生出的组织进行药物测试和毒物测试也被认为是未来5-10年的一项研究热点,这也将给生物医药产业带来革命性的突破。

(Human-on-a-chip drug testing model, Credit: Wyss Institute, Harvard University)

参考:

1.

China's Push in Tissue Engineering
2.

The Laboratory for Tissue Engineering and Organ Fabrication
3.

Langer Lab: Professor Robert Langer
4.

-education/science-topics/tissue-engineering-and-regenerative-medicine
5.

-engineering
(推荐阅读)

6.

_engineering.htm
(推荐阅读)

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Dr. YY

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医学美容技术专业大专院校有哪些?

美容专业的大专院校有:天津医学高等专科学校沧州医学高等专科学校、石家庄医学高等专科学校等等。

详细介绍如下:

1、天津医学高等专科学校
天津医学高等专科学校学校坐落在海河之畔的柳林风景区,占地500余亩,建筑面积近15万平方米。设有护理药学临床医学口腔医学、公共卫生与卫生管理等5个系,基础医学和公共课2个教学部及网络与信息管理中心。学校拥有一支适应高职高专人才培养模式要求的“双师”型教师团队。
2、沧州医学高等专科学校
沧州医学高等专科学校坐落在渤海之滨、古运河畔、扁鹊之乡,是一所办学历史悠久、实力雄厚、特色鲜明的公办高等医学院校,是河北省优质高等职业院校立项单位。学校校园环境优美,占地面积1024亩,建筑面积26万余平方米,绿化面积460亩。教学科研仪器设备总值9300余万元。

3、石家庄医学高等专科学校
石家庄医学高等专科学校坐落在京畿腹地,校园景色宜人、交通便利。办学35年来,逐步形成了鲜明的办学特色。学校占地面积2400余亩,建筑面积97万平方米,建有全国先进的人体生命科学馆、病理科学馆,建有影像实训室、医学美容馆、国医馆、口腔门诊等实验实训室191个。

医学美容技术专业就业前景如下:

本学科包括专业:临床医学、针麻醉学医学影像学、医学检验(医学或理学)、放射医学眼视光学康复治疗学精神医学、医学技术、听力学、医学实验学。

1、职业方向一临床医生
毕业生主要分配到各级医院,从事诊治和研究等工作的专业技术人员。从前景来看,医学类专业必然是很好就业的专业,但目前的医疗卫生体制仍有完善的空间,一方面是广大群众看病难、看病贵,另一方面是大量的医学类专业毕业的学生无法顺利就业。这说明了我们的体制无法让供求双方顺利地交易,所以造成了目前的困局。
2、高级医师。
医疗机构中服务于疾病诊疗的医学工作人员。从前景来看,医学类专业必然是很好就业的专业,但目前的医疗卫生体制仍有完善的空间,一方面是广大群众看病难、看病贵,另一方面是大量的医学类专业毕业的学生无法顺利就业。

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女生学什么专业比较好?

瀚博招生网(https://www.hbzhaosheng.com)小编还为大家带来女生学什么专业比较好?的相关内容。

如下的专业,女生学比较好。
1、会计专业

会计作为一种商业语言,在经济贸易交往中起着不可替代的作用,计学历来都是女生占主导地位,或者说这就是一门女生的学科。女孩子做事比较细心认真,对于做会计的来说是非常合适的。坐办公室,工作环境好,专业性强,做得时间久,业务水平会越来越高,工资待遇会更高。当然,刚刚参加工作的普通会计员,月工资可能只有2-3000元,但财务经理的月薪能达到几万到十几万,关键要不断提高自己的能力。

2、动画类专业

动画近年来比较火爆的专业,作为一门独立的综合艺术形式,已经成为各国非常重视的创意文化产业之一。我们国家也出台了各种大力扶持政策,各种动漫产业园纷纷落成,各路资本纷纷进入,所以动画行业的人才需求量是非常大的,动画行业在刚入行时的薪资标准一般在4000元左右,随着工作经验的积累,工资基本上会成倍的上涨。

3、医学专业

医学专业是永远不会过时的专业,随着我们国家的人口老龄化越来越严重,对医生的需求也越来越大。而且在我们国家,越老越吃香,大家都信任。

当然本科生,就业与其他专业差不多,但如果能考研,就业完全不用担心,而且待遇好。但是当医生需要不断的学习,是真正的做到老学到老。虽然医患关系大家比较担心,但是也逐步在改善。

4、师范专业

老师这个职业虽然收入不是很高,但一定是最受人尊重的职业。而且随着社会经济的发展,国家对教育投入比例越来越高,老师的收入已经有了很大改善。现在每个父母的心中,都是望子成龙望女成凤,在教育方面的支出都是非常舍得出钱。

最后教师工作是很稳定的,是不会被淘汰的职业。看着自己教出的学生有出息,会很满足,很有成就感,幸福指数高。

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