国内，近年来组织工程研究进展
非常迅速，以上海组织工程研究中心
为主，在上海、北京以及成都市形成 了三个主要研发基地。
国内组织工程研究方向

软骨组织工程研究 骨组织工程研究 皮肤组织工程研究 肌腱组织工程研究


血管组织工程研究
心肌组织工程研究 微囊化胰岛研究
二、组织工程产业发展
1995年，在美国，在治疗移植方面的费用超过 1000亿美元。相当于国民生产总值的1%。
根本上解决组织、器官缺损或功能障碍问题已经成为生 命科学研究领域积极努力探索的国际性前沿课题。
随着生命科学、材料科学、工程科学以及
相关学科的迅猛发展，诞生了一门新兴交叉学
科——组织工程学。
组织工程是一门新兴交叉学科
重大需求
组织器官缺损、功能障碍
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
多学科依托
生命科学 材料科学 信息科学 化学 物理学 工程学 计算机技术
组织工程研究首次改变了传统的以创伤修复 创伤的治疗模式，为最终实现无创伤修复和真正 意义上的功能重建开辟了一条新的途径，是二十
一世纪生命科学研究焦点之一。
组织工程的核心——是将种子细胞接种到可降解支 架上，将两者形成的复合体经体外培育后，再行体内移植， 进而再造出各种人体组织或器官。
种子细胞
支架材料
次手术。耗资超过400亿美元。
——有超过100万以上手术涉及软骨和 骨组织替换。
——有4万人等待心脏移植，但只有2
千人得到机会。 ——在60万烧伤患者中，只有1.5万得
到供体皮肤。
内年销售收入达2亿元。
目前临床上常用的治疗方法主要有：

自体移植 异体移植

人工合成组织代用品
上述方法均难以完全满足临床需要，因此，如何从
支架材料在组织工程研究中发挥着关 键作用。目前支架材料在生物相容性、理 化性能、降解速率的控制以及缓释性方面， 尚存在许多问题。 研制、开发可降解生物“智能性”以 及“仿生性”支架材料是今后支架材料研 究的主要方向之一。
组织工程产品的质量控制体系和标准
化生产体系的建立，将决定组织工程产品
临床应用的进程；而如何为构建的具有一
开始了一个更为雄心勃勃的计划：培育完 整的“新器官”——人体心脏。
其它组织的组织工程研究：应用组织
工程技术，对输尿管、尿道、食管、小肠、 肾脏、血管和造血细胞等的组织工程化研 究也取得了某些进展。
美国生物学家、诺贝尔奖获得者吉尔
伯特更进一步预言：“用不了50年，人类
将能够培育出人体的所有的组织或器官。
定厚度的人体组织或器官提供血液供应，
是决定构建人体组织成败与否的关键。
因此上述研究也是今后组织工程研究
的热点与难点之一。
有关人胚胎干细胞以及骨髓间充质干
细胞体外培养和定向分化研究，仍将是今 后组织工程种子细胞研究的重点，在这一 研究领域获得突破，有望为组织工程产品 临床应用奠定坚实的细胞生物学基础。
官和组织，供临床移植使用。区别于：克隆人，科学界提
出了“治疗性克隆”的概念。
治疗性克隆具体步骤：
病人自体细胞 培养进入GO期 核移植 重组 胚层 ICM
非病人的卵细胞去核
囊胚 定向 诱导
临床 移植
组织 工程
种子细胞
ES细胞
国际总体发展趋势

从结构性人体组织到复杂器官再造上，不 断取得突破性成果；
在美国从事组织工程研究的高技术公司数目： 1999： 40个；2000：70个；2001：140个。

预计2020年，组织工程产品效益可达180亿美元
Apligraf（第2代）
Dermagraft（第1代）
主要挑战和风险

种子细胞 最佳来源、扩增、细胞存活、 整合、无免疫原性。

支架材料 无毒、无免疫原性、可生物降解、柔韧性、整合。
细胞与支 架复合体
再造人体组织
临床应用
组织工程研究示意图
体外培育人耳形软骨
采用组织工程技术再造人工软骨示意图如下：
分离细胞
培养皿培养 软骨活检 软骨细胞 体外培育
体 内 植 入 支架材料 旋转生物反应器
修复关节软骨缺损
组织工程与传统的治疗方式最大的区别在于：
——形成具有生命力的活体组织，对病损组织进行形态、 结构和功能的重建，并达到永久性替代；
研究领域业已取得突破性进展，而且组织
工程技术在器官再造研究领域也显示了强
大的生命力，目前国外的专家们已经成功
地将组织工程化人造膀胱应用于动物膀胱
缺失后的替代治疗。
再造的组织工程化膀胱
组织工程化人造膀胱（膀胱造影）
在人工肝脏、胰岛以及人工肾脏等器
官再造研究领域，近年来也已经获得明显
进展。目前，美国的组织工程专家们已经
以及神经组织正在进行体内实验。
目前许多国家正在投入大量资金以实
现商品化。在美国已经形成了4个大的研究
中心 。
由美国一家生物技术公司研制、命 名为“Apligraf”的人工皮肤是最先面市 的组织工程产品。目前，麻省理工学院和 哈佛医学院的专家们正在进行在可塑支架 上培育人手的研究。
人类不仅在构建人体组织的组织工程
第三部分，生物人工器官和微囊化 细胞治疗部分在过去几年中已萎缩35% ，现仅占组织工程10%。临床第三期实 验证实包裹细胞治疗效应不佳是导致降 低的一个原因。
三、组织工程学研究进一步发展方向 种子细胞是组织工程研究的基本要素 之一。某些种子细胞在体外培养过程中， 经过一段时间后细胞极易老化，从而丧失 分泌基质的功能，因此，如何防止细胞老 化和寻求广泛的细胞来源，是组织工程研 究中首先需要解决的关键问题。
代谢
人工器官、微 囊化细胞治疗
全日制雇员人数 总数的百分比 2000年度花费 自1998年增长率
1980 60% 3.63亿 +85%
890 27% 1.74亿 0
570 11% 0.68亿 -30%
组织工程产业中，60%集中于研制以结构为主 体的人体组织产品的公司。这一产业部分扩展速度 最快，在过去3年中增加了85%。Apligraf和Carticel
组织工程学——
一门新兴学科
一、国内外研究现状
组织、器官丧失或功能障碍是人 类健康面临的主要危害之一。
在美国
在国内
——每年因烧伤需行皮肤移 植的患者超过百万。 ——每年各种骨、软骨损伤 患者达300万人。需要 进行人工关节置换手术 的患者达到100万， ——仅国外进口人工关节国
——有数百万人患有各种组织、器官 的丧失或功能障碍，需进行800万

运输模式 血管化
感染
现阶段——黎明前黑暗 应对挑战——没有捷径
2005年5月2－4日美国NIH在波士顿召开的
“组织工程下一代”研讨会上近300位学者
研讨了组织工程的未来发展趋势。
会议达成如下共识：
开始从现今经验性方法向理性方法转变 应用发育生物学观念指导组织工程实践 融合众多相关学科最新技术、新方法及理念 It takes a village to grow a tissue
——可以用最少量的组织细胞（甚至可用组织穿刺的方法
获得）；经体外培养扩增后，来修复大块的组织缺损，
达到无创伤修复和真正意义上的功能重建；
——按组织、器官缺损情况任意塑型，达到完美形态修复。
组织工程学研究自诞生之日起，就引 起了相关学科专家们的高度重视，即将进 入鼎盛时期。目前，国外培育的骨骼、软
骨、血管、皮肤、肌腱、心脏瓣膜、乳房
Nature Biotechnology. 2005,23（10）：1237~1239

组织工程产业逐渐形成；
干细胞研究加速了组织工程研究步伐。

从结构性组织到复杂器官不断取得突破性成果：
商品化的组织工程皮肤
组织工程耳廓软骨
组织工程血管
Nature 2003
组织工程膀胱
心肌组织
血管组织
神经组织
胰岛
肝脏组织
组织工程产业逐渐形成：

组织工程皮肤3-5种产品已经产业化


组织工程软骨2种产品已经实现产业
组织工程经济指标
科学家与相关人员（2001年1月） 年度费用（2000年） 公司数量（2000年1月） 16家上市公司净资本值 累积投资额（1990—2001年） 3300 6.1亿美元 73 26亿美元 35亿美元
组织工程不同研究方向分析
结构
举例
皮肤、心脏瓣膜、 骨、动脉、心肌
细胞
细胞移植、 治疗性克隆
治疗性克隆融合了核移植技术、干
细胞分离培养技术和组织工程技术，是
今后组织工程研究的主要研究方向和研
究热点之一。
1998年英国科学家Wilmut利用显微操作技术将成年 绵羊乳腺细胞的核转入去核卵细胞，可使已分化的体细胞 核重新启动，成为未分化的具有发育全能性的早期胚胎。 利用核重组做早期胚胎及由此衍生的ES细胞来生产人类器


在美国从事组织工程相关研究的高技术公司数
目： 1999：40个；2000：70个；2001：
140个。
组织工程具有巨大的经济和社会效益
美国典型相关产品所产生的效益
产品
人工皮肤 人工软骨 预计2020年
效益
年效益750万美元，预计国际
市场可达15亿美元
国际市场预计10亿美元 组织工程产品效益可达180亿美元
组织工程
“制造”组织/器官：修复、替代、重建
种 子 细 胞
组 织 构 建
支 架 材 料
21世纪生命科学研究的焦点之一
组织工程学又称之为人体再造工程，并设想
“将来医院会像一个人体配件工厂一样，为病人 更换功能衰竭或缺失的组织或器官”。组织工程 的兴起标志着医学将逐步走出器官移植的范畴， 步入制造组织和器官的新时代。