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览斫玻且桓龃�20世纪50年代,上个世纪20世纪50年代就已经开始的事情。那个时候人们做的是简单替代方式。现在到了1977年,美国把两大派的科学家召集在一起,开了一个会。一派的科学家,是做这个叫残疾人救助计划,那也就是原来做假体的那部分,或者说它是做整体器官的那部分。另一部分人,就是搞生物技术的这一帮人。他是做基因分子水平上操作的人,这两家人坐在一起了,一想啊,对呀。我们中间还有一条路没走出来啊。从分子怎么能够构成一个组织呢。怎么能够构成一个器官呢,如果我们能够做得成,是不是就可以直接往人身上用呢,那么这一个该做的事情,我们应该给它取一个什么名字呢?当时就命名为“组织工程”,所谓“组织工程”,就是利用生命科学和工程科学的原理和方法,在我们了解了人体的生理和病理的机制之后,再有目的地去制造一些我们所需要的人体部件。这个人体部件就需要三大组成部分,第一个组成部分就是组织细胞。第二个组成部分就是三维支架。第三个组成部分就是一个培养系统。
我们现在先看第一个组成部分,就是组织细胞问题。因为我们人体的进化发展到今天,最大程度上的这一个异种移植和超急性排斥反应。最鲜明的特点就是由于它细胞的一些表达的蛋白质分子,如果我们能够找到一种细胞。它跟我们人体能够完全相融,那么在我们人体身上。它就不会造成那种超急性排斥反应,或者是免疫排斥反应,这个细胞来源多不多呢?现在的答案就有五六个。第一个就是你自己的细胞,那个人生病了,我可以从里边取出一个细胞来,让它再扩张,这个细胞就够用了。但是你要知道,我们人体的细胞一旦分化到一个中间状态以后,它的活力是非常有限的,所以这一个是我们目前在探讨过程当中的一个问题,就是人体自身取得的这种细胞。它的活力可否再借用“克隆”。那种细胞让它激活,再回到它的原始状态,重新进行一次胚胎发育的这种过程。
第二种就是干细胞,我可以从你缺损的那个机制当中,取一个干细胞出来,或者取多少个干细胞出来。这个干细胞,什么叫干细胞,sted cells,“树干”,干(gàn)不念干(gān),就是干细胞。干细胞的最大特点,它是多功能的,全息性的。只要在适当的条件下,它就可以有的分化,成为你的定向组织,这是目前极度要热烈研究的一个热点问题。这个有两种干细胞,第一种叫机制干细胞,就是你原位组织部位取出来的干细胞。另外一种干细胞,更全的话呢,它是一种组织胚胎中骨髓里面分离出来的,那么这种是自身的。因此它不会产生这种排异反应。但是,有道定向分化是目前这一个组织细胞当中,极度要解决的一个难题,它的培养,曾经有过这么一个实验。
美国的MIT的昂纳斯做这个皮肤,做了三十多年。但是,他做的仅仅还是一个支架的皮肤,他没有一个活性。他最后跟那个NASA合作,NASA是美国航空航天局的,他两个合作起来,构造了一个非常复杂的培养系统当中的那个培养液。这个培养液从谁想到的呢?想到一个我们当初,每个人都生活过的那个环节,羊水这样一个状态,把羊水拿出来,再把这个表皮上面的表皮细胞,那个角质细胞装在一个支架材料上面,最后逐步分化,长成五层。你们现在才知道,我们的表皮看上去很简单,它除了真皮层,外表背,五层。真正细划分的话要长出来。它要在这样一个非常苛刻的条件下面,才能够长成一个跟人体皮肤非常接近。所以这个产品在美国,1990年FDA批准上市。但是目前正进行二期临床,它不能够先直接拿到临床上去。其主要原因,它还要经过很多很多的验证,因此,这个产品目前在美国上市以后,主要是拿来做一些,你比如说,化妆品检验,毒性检验,刺激性检验。这些跟人体都是非常相关的。原来要做,先要找一只动物来汤一汤,杀一杀。然后再找那些东西再进行。就避免了这样一个屠杀动物的行为,这是一种。这种行为,就是说构成这种机制细胞定向分化和培养。需要很艰难的工作,这是两种的干细胞了。
第三种,胚胎干细胞。胚胎干细胞是组成一个胚,这个跟原来的,前面讲过的那个“克隆”有些类似,它组成了一个这个胚细胞可以发育成为一个生命的个体。也可以有道定向分化为一种组织,或者是一种器官。那么这是已经是第五种细胞了。
第六种细胞呢,就称之为不死细胞,永生细胞。永远存在的一种细胞。我们就要制造一个细胞株出来,这个细胞株就像我们现在所使用的那个老鼠一样,它可以成批成批地生产。同时呢可以永远地用下去。表征,那个细胞的特征,它不会随着你的环境变化而变化,构成这样一个细胞株。那么我们做老鼠的时候很艰难,培养一个。这种基因不突变,不随环境而改变的这种老鼠。要遗传20代以上,我们现在如果说猪跟我们更接近,我们要做成这种猪出来的话,那么也要做20代以上,我们国家现在最高的,云南的小耳猪已经做到了16代,它这个16代还是从云南的西双版纳的一个非常非常偏远的一个地区,一个老科学家,他到那个地方去,忽然发现了这个村子非常地封闭,跟外界几乎没有什么交流。那么这个地方的动物。它那个杂交行为,它就是那个圈子里面,不会受到很多外源基因的干扰,他就把那个猪从那儿背回来了,哎一养16代啊,那就是16年的酸甜苦辣。有时候不一定成功呢,它这个猪被克隆以后,这个培养过程,有时候杂交的过程,一个猪可以变得很小,所以变成云南小耳猪。有时候可以长得很大,大得不得了。它有杂交优势,那么我们现在在细胞这个水平上,做出来的这种优势,就达到这种水平,可以不随环境而变化。那么它出来就是你那个位置,它发育生长就是你那个地方的组织,所以说,你长皮肤它就是皮肤这个细胞,如果长肝就是肝细胞,如果是长的骨头,就是骨细胞。所以那种不死细胞是我们组织工程当中,细胞来源的一个梦想,人们正在做,这是关于细胞来源。这个细胞来源还有很多艰苦的工作需要做。
第二个问题是关于三维支架,我们知道我们人体组织不会是一个平面,一片纸那么样的一个光面纸,它是个三维的。因此这个三维就有三维结构,三维结构同时要选一种材料,还要制成这种三维结构。你想,要适合人体自身生物相应性的需求。它该怎么去制,目前已经达到了这样一种难题,摆在我们的面前了。首先是要选细胞这个成活的材料,这种材料很多,我们可以从天然当中来。你比如说,现在那个甲壳素就是那个里面提取出来的,那种软的多糖我们国家可能翻译成几丁质,有人翻译成可聚糖。不管怎么说它都是一种多聚糖。把那个拿来你也可以做一种材料,有的从动物的皮里面提取出胶源来。我们也可以做成这种材料,还可以从天然的更多物质当中提取更加有用的材料,这是一种叫天然材料。另外一种,我要做支架之前呢。天然材料最大的优势,它是自然界自身就存在的,所以生物纤维性比较好。但是,如果我们直接拿来使用,它的强度是不够的。另外一个缺点,它的这个来源随着外界环境的变化,而得到了实际效果,不一定是统一的,人们想去把握它,就有一定的难度。所以第二条,采用合成的办法,做成一种材料。这种合成的材料跟天然材料最大的不同,是因为我们做组织工程,需要的这种材料是在人体内要一步一步地降解,最后它要代谢成为二氧化碳和水,换一句话说,它最终是在体内绝不残存的。只有细胞分泌的这个细胞外基质。长成你自己的那个组织。你放进去的那个材料,它是以后不存在的。所以要求很高,所以这个里面呢,有天然材料可以利用,有合成材料可以利用。我们可能有一些是学材料的,这方面可以发挥你们的长处。
支架当中的最难的一个问题,就是我们这种三维构造的模式,你怎么样去把它加工出来,而且能够放到你那个体内,跟你人体能够自身很好地相容,构成了我们现在三维立体加工的一个难题。这个难题目前应该来说,还没有一个完整的技术能够很好地达到要求,流行的办法就是像打印机那个样子一层一层地打,我设计一个模式,就