组织工程学中“种子细胞”线上线下教学的设计

随着互联网、信息技术、人工智能快速发展,线上线下混合式教学已日益成为教学研究和实践的常态化教学模式。然而,这种教学模式需要运用不同的学习平台,采用不同的技术手段,对教师的教学资源整合、建设和教学设计及教学管理提出了更高的要求。其中,教学设计是线上线下混合式教学是否成功的关键要素[1]。种子细胞是应用组织工程的方法再造组织和器官所用的各类细胞统称,是组织工程学3大要素之一[2]。

尿道组织工程中常用的种子细胞

组织工程学是当前治疗尿道损伤的研究热点。基于种子细胞的组织工程修复促进了多种治疗方法的发展,组织工程修复时,将选择的合适的种子细胞与支架材料结合并移植到损伤部位,通过种子细胞的增殖和分化修复组织缺损。近年来,尿道组织工程的发展较明显,如来自阴茎组织、膀胱和口腔的自体细胞,以及来自骨髓、脂肪组织和尿液等的干细胞均在尿道修复和重建过程中发挥了巨大作用。未来,针对尿道组织工程中常用种子细胞的深入研究将进一步促进尿道修复和重建的发展。

骨组织工程中种子细胞的研究进展

骨缺损是临床常见的疾病,但其治疗困难。在体外将种子细胞进行成骨诱导培养是运用组织工程策略解决骨缺损修复问题的关键因素,其中种子细胞是不可或缺的。目前,常用的种子细胞包括骨髓间充质干细胞、胚胎干细胞、脂肪来源干细胞、脐带间充质干细胞等。近年来,对于种子细胞的研究涉及分离培养鉴定、成骨诱导、信号通路、基因修饰以及联合培养等方面,目的在于揭示成骨机制,提高成骨效率,最终使组织工程技术在临床上得到应用。但种子细胞的培养要求较高,其前沿培养技术主要包括细胞的基因修饰和细胞的共培养。因此,未来需继续寻找或制备容易获取、生物相容性好、成骨能力更强且分化更稳定的种子细胞,这对骨组织工程领域具有重要意义。

生物型人工肝支持系统种子细胞的来源与应用

迄今为止,重症肝炎、肝衰竭尚无特效治疗方法,病死率高达70%,是国内外危重症中的治疗难点。肝移植术是目前终末期肝病最有效的治疗方法,然而仅有1%~2%的患者能够获得器官移植机会。生物型人工肝支持系统通过体外机械、理化以及生物装置,清除患者体内蓄积的各种有害物质,代偿肝脏代谢功能,补充必需物质,改善内环境,帮助患者恢复肝功能,度过危险期,亦为患者肝移植争取宝贵时间,因此被认为是治疗终末期肝病的重要方法之一。生物型人工肝的核心要素是肝细胞,本综述总结了当前生物型人工肝主要的肝种子细胞来源、3D培养方法以及相应的生物反应器培养系统,期望逐步实现肝细胞体外规模化制备,从而获得足够数量和质量的肝细胞这一临床应用亟待解决的核心问题。

髓核修复相关种子细胞和组织工程支架研究进展

椎间盘退变(Intervertebral Disc Degeneration, IDD)是导致腰痛的主要原因之一。IDD的核心是髓核退变,研究髓核退变修复策略有助于治疗IDD相关性疾病。利用组织工程支架搭载种子细胞的髓核修复策略是近年来的研究热点。合适的种子细胞和组织工程支架是髓核修复成功的决定因素。本文总结并分析了近几年髓核修复种子细胞及组织工程支架的种类和特点,为髓核修复相关研究提供参考。

骨质疏松症中miRNA调控骨种子细胞分化的研究

骨质疏松症与骨稳态失衡密切相关。骨稳态主要由骨种子细胞(成骨细胞、破骨细胞、间充质干细胞、单核/巨噬细胞)维持,可受多种信号通路调控。近年来微小RNA(miRNA)被证实在改善骨质疏松症方面的疗效,可能通过多种途径调控骨种子细胞的分化。该文拟对骨质疏松症中miRNA调控骨种子细胞分化的研究进展进行综述。

关节软骨组织工程种子细胞的优化获取

目的 优化关节软骨组织工程种子细胞的体外获取方法。方法 分析不同代次体外单层培养幼兔关节软骨细胞接种密度与相对接种存活率的关系 ,并观察其细胞生长状况、形态特征及分化功能。结果 相同培养条件下 ,体外单层培养关节软骨细胞的相对接种存活率和生长活性与其接种密度呈正相关 ;同一代次适宜密度 [( 2～ 3)× 10 4 cm2 ]接种者的相对接种存活率和生长活性同高密度 [( 4～ 5 )× 10 4 cm2 ]接种者相近 ;传代培养 (第 2～ 4代 )细胞的相对接种存活率和生长活性相对高于原代培养者。结论 在相同培养条件下及一定传代次数内 ,适宜密度接种进行关节软骨细胞单层传代培养 ,可获取数量多。

骨髓间充质干细胞和软骨细胞共培养种子细胞特征及体内成软骨活性

目的:组织工程技术为解决关节软骨缺损修复这一难题提供了新的思路,但至今尚无一种细胞能完全满足软骨组织工程对种子细胞的要求。探讨以自体骨髓间充质干细胞与软骨细胞共培养为种子细胞修复关节软骨缺损的可行性,并评价修复效果。方法:实验于2005-03/2006-02在兰州大学骨科研究所组织工程实验室和连云港市东方医院骨科实验室完成。①取浓度为3×108L-1的第2代骨髓间充质干细胞和软骨细胞,按2:1比例混匀共培养作为种子细胞,观察细胞的增殖和基质合成,绘制细胞生长曲线。②将细胞终浓度为3×108L-1的共培养细胞加入含有同种异体脱钙骨基质的24孔培养板中进行接种培养2,4,6d,计算共培养细胞与脱钙骨基质的黏附率。③取54只青紫兰兔制备全层关节软骨缺损模型,随机分为实验组、脱钙骨基质对照组、空白对照组,每组18只。实验组于软骨缺损处植入同种异体脱钙骨基质与共培养细胞;脱钙骨基质对照组植入脱钙骨基质;空白对照组不作任何植入。移植术后6,12周取出膝关节对修复组织进行大体、组织学评分和免疫组织化学观测。结果:54只青紫兰兔均进入结果分析。①共培养的软骨细胞基质合成丰富,细胞增殖加快。脱钙骨基质与骨髓间充质干细胞和软骨细胞共培养第2,4,6天的黏附率分别为(46.50±1.40)%,(93.25±2.89)%和(88.34±0.76)%。②大体观察结果:实验组缺损修复组织呈软骨样,表面光滑平坦,与周围软骨整合的软骨细胞更为成熟,修复组织与软骨下骨结合牢固。脱钙骨基质对照组、空白对照组的修复组织呈纤维组织和无修复。③组织学评分:实验组优于脱钙骨基质对照组、空白对照组,差异具有显著性意义(P﹤0.01),脱钙骨基质对照组与空白对照组比较差异无显著性意义(P﹥0.05)。④免疫组织化学染色显示实验组修复组织的细胞为透明软骨样细胞,柱状排列,Ⅱ型胶原染色阳性,与周围软骨及软骨下骨整合良好。结论:自体骨髓间充质干细胞与软骨细胞共培养作为种子细胞,骨髓间充质干细胞能增强软骨细胞的增殖,促进软骨细胞基质合成,缩短软骨细胞培养时间和减少传代次数,可节省大量的软骨细胞,与脱钙骨基质复合后能有效修复关节软骨缺损。

软骨组织工程种子细胞的调控因素

研究软骨组织工程种子细胞生命活动的状况并使其大量扩增,是利用组织工程学修复软骨缺损的基础,但要使其分化为软骨细胞并维持正常表型则受到众多复杂因素的调控。综述细胞因子、应力、微重力及其他一些重要因素对软骨工程种子细胞的调控影响。

椎间盘组织工程学种子细胞来源的研究进展

椎间盘退变（intervertebral disc degeneraton,IDD）所致腰腿痛是骨科的常见疾病,目前对IDD所致腰腿痛的治疗手段都属对症治疗,不能阻止或逆转椎间盘退变,因此不能从根本上解决椎间盘退变所致腰腿痛。椎间盘组织工程学旨在通过恢复或者重建椎间盘原有的生理结构及生物学功能,有望成为一种治疗IDD的有效手段,但组织工程研究和治疗需要大量的种子细胞,现有种子细胞来源有限,探索相对理想的种子细胞成为研究的热门。作者就种子细胞来源的研究进展综述如下。

组织工程血管种子细胞的培养

目的:为构建组织工程血管提供种子细胞。方法:全麻下取兔的主动脉,分别采用酶消化法和组织块贴壁法培养血管内皮细胞和平滑肌细胞,并传代、免疫组化鉴定及倒置显微镜下形态学观察。结果:成功地培养出血管内皮细胞和平滑肌细胞并传代。倒置显微镜下血管内皮细胞呈“鹅卵石”形态,平滑肌细胞呈典型的“峰-谷”状。免疫组化鉴定内皮细胞Ⅷ因子(+),平滑肌细胞α-肌动蛋白(+)。结论:所培养的血管内皮细胞和平滑肌细胞为研究组织工程血管提供了细胞来源。

构建组织工程皮肤种子细胞的人血管内皮细胞的培养

目的探讨如何以简便快捷的方法获得大量生长状态良好的人血管内皮细胞,以作为构建含血管组织工程皮肤的种子细胞。方法以新生儿脐带静脉作为细胞来源,用消化法获得血管内皮细胞,用本实验室设计的方法对细胞进行纯化培养,倒置显微镜观察细胞形态,结合免疫组化检测(第Ⅷ因子)和透射电镜(Weibel-Palade小体)鉴定细胞来源。结果用本实验室的纯化方法获得的血管内皮细胞未见成纤维细胞污染,细胞增殖旺盛,处于良好的生长状态。结论结果表明本实验方法可以获得大量处于良好生长状态的高纯度血管内皮细胞,可以用于含血管组织工程皮肤的构建。

种子细胞在牙周组织再生治疗中的研究进展

牙周病是一种慢性感染性疾病,可破坏牙周组织,甚至导致牙齿丧失。随着对牙周病发病机制认识的不断深入,治疗重点已从药物、机械治疗阻止疾病发展转变为促进牙周组织的再生和重建。牙周组织工程已成为牙周病治疗的新方向。牙周组织再生治疗的三大要素为种子细胞、生长因子和支架材料,种子细胞是牙周组织再生治疗最关键的部分之一。本文就牙周组织再生治疗的种子细胞的研究进展进行综述。

组织工程椎间盘纤维环种子细胞的培养和鉴定

目的建立兔椎间盘纤维环细胞体外培养体系,为组织工程椎间盘纤维环的研究提供种子细胞。方法采用酶消化法分离兔椎间盘纤维环细胞,进行单层培养,观察其形态结构和生物学特性,通过甲苯胺蓝、免疫细胞化学染色等方法对其细胞表型进行鉴定。结果成功进行细胞单层培养,细胞形态为圆形或多角形;原代细胞生长较慢,第一代细胞生长加快;细胞具有甲苯胺蓝异染性;有Ⅰ、Ⅱ型胶原的阳性表达。结论成功培养兔椎间盘纤维环细胞,表型鉴定符合纤维环细胞特征,能够为组织工程椎间盘纤维环的研究提供种子细胞。

干细胞:组织器官重建的理想种子细胞

目的阐述干细胞在组织器官重建中的重要性。方法根据研究成果,结合国内外文献,综述干细胞作为细胞治疗及组织工程的种子细胞应用的最新进展。结果干细胞是人体及其各种组织细胞的最初来源,具有高度自我更新能力、高度增殖和多向分化潜能、可植入性和重建能力等特征。无论胚胎干细胞还是成体干细胞均可作为良好的种子细胞,用来进行修复重建外科领域损伤的组织器官的修复和重建治疗,具有广阔的临床应用前景。结论干细胞在组织、器官的修复与功能重建中发挥重要作用,具有广泛的应用前景。深入研究及推广应用,将会大幅度提高临床治疗效果。

关节软骨组织工程种子细胞的研究进展

目的综述关节软骨组织工程种子细胞的研究进展。方法广泛查阅近年来有关关节软骨组织工程种子细胞的文献,并进行综述。结果BMSCs分化为软骨细胞将成为关节软骨组织工程种子细胞的主要来源,与支架利用和培养环境改善构成关节软骨组织工程的重要条件。结论充分利用细胞因子和转基因技术,改良三维支架和培养条件,将推动关节软骨组织技术的进展。

组织工程化血管与种子细胞

血管组织工程学的目的就是在体外构建理想的血管移植物,植入体内后无免疫排异反应,能维持移植血管腔的长期通畅。临床上需要各种口径大小的血管作为手术修补材料或者其他自体或者异体甚至组织工程组织的滋养血管。文章采用了文献搜集和分析的方法,综述了血管组织工程的定义、自体血管壁细胞、胚胎干细胞、间充质干细胞、内皮祖细胞和平滑肌祖细胞的选择及其在应用中的优缺点。

诱导分化羊骨髓间充质干细胞作为组织工程瓣膜间质种子细胞的可行性

目的:对羊骨髓间充质干细胞加以诱导分化,并与大隐静脉来源的血管间质细胞进行比较,探讨其作为组织工程瓣膜种子细胞的可行性。方法:实验于2006-02/08在西京医院心血管病研究所完成。①家猪10只,屠宰后取主动脉瓣膜,尽量剔去血管外膜,浸入Hank’s液中洗涤,制备去细胞主动脉瓣,苏木精-伊红染色比较脱细胞前后的组织特点。②成年杂种绵羊10只,麻醉后分别于股骨大转子穿刺抽取肝素化骨髓10mL,稀释,离心,弃上清及脂肪层,余细胞用LG-DMEM无血清培养基重悬,铺于等体积的Percoll淋巴细胞分离液上,离心收集单个核细胞,消化传代培养。取第二、三代骨髓间充质干细胞,加入LG-DMEM条件培养基进行体外定向诱导分化。对诱导后细胞进行形态观察、免疫组化鉴定并绘制生长曲线。③上述10只绵羊抽取骨髓后,无菌条件下取大隐静脉,剥去静脉外膜,剪成1mm3,贴壁法培养,消化传代。④取第3代骨髓间充质干细胞与血管间质细胞,分别以5×104L-1密度接种于24孔培养板,常规孵育96h。每孔各吸取培养基0.5mL,测定两种细胞上清液中的羟脯氨酸含量。完毕后用胰蛋白酶消化处于对数生长期的细胞,加入冻存液,调整细胞密度为7×109L-1,置于液氮中,1周后复苏,计算两种细胞的存活率。⑤将去细胞猪主动脉瓣修剪成0.5cm×0.5cm×0.1cm大小,骨髓间充质干细胞、血管间质细胞均按105/cm2密度接种,置入37℃、体积分数为0.05的CO2孵箱中。反复种植3次,每次间隔24h,第4天各组均取出2份样本,扫描电镜观察。第7天向其余标本中加入四唑盐,采用酶联免疫检测仪490nm处骨髓间充质干细胞组、血管间质细胞组的吸光度值,比较两种细胞在去细胞主动脉瓣上的生长能力。结果:①新鲜的猪瓣叶中含有大量的成纤维细胞及内皮细胞。去细胞后,主动脉瓣中未见任何细胞及其碎片成分,纤维网架结构保持完整。②传代培养后的骨髓间充质干细胞和血管间质细胞形态相似,呈梭形或多角型,均于24h内贴壁,3～4d铺满瓶底;两种细胞对平滑肌肌动蛋白α、波形蛋白均呈部分阳性表达;且生长曲线相似,倍增时间分别为38h和36h(P>0.05)。③诱导分化后的骨髓间充质干细胞与血管间质细胞上清液羟脯氨酸含量基本相似[(1.52±0.21),(1.43±0.20)mg/L,P>0.05]。冻存复苏后,两种细胞的存活率亦基本相似[(85±3)%,(87±4)%,P>0.05]。④诱导分化后的骨髓间充质干细胞与血管间质细胞均能够种植在去细胞猪主动脉瓣上,两种细胞的吸光度值基本相似(0.50±0.04,0.48±0.03,P>0.05)。结论:诱导分化的骨髓间充质干细胞能够黏附在去细胞猪主动脉瓣膜支架上贴壁生长,与静脉来源的血管间质细胞在存活率、复苏后生长增殖情况、合成胶原功能等方面无明显差别,是合适的组织工程瓣膜间质种子细胞。

肝细胞移植的新型种子细胞

Theprospectofliverdiseasetreatmentbyhepatocytetransplantationisbroad ,butitis difficulttoapplyitinclinictherapyduetotherestrictionofsourceandproliferationofdonorhepatocyte .The hematopoieticstemcellplasticityoftrans -differentiationtohepatocyteprovidesanewsourceofseedcellsfor hepatocytetransplantation .Inthisreview ,wefocusonadvancesintheseedcellsforhepatocytetransplanta tion .

组织工程化肌腱种子细胞深低温保存的实验研究

对肌腱种子细胞进行深低温保存,研究保存过程中多个环节的影响因素对细胞存活率的影响及深低温保存对种子细胞生物学特性、胶原分泌功能的影响。实验结果表明二甲基亚砜是肌腱种子细胞深低温保存中比较好的抗冻保护剂;冻存后使用与培养时不同的营养血清处理对细胞有损害,可降低细胞存活率;在冷冻保存过程中,细胞存活率与细胞浓度有一定关系,浓度太低可能降低细胞存活率;细胞在冷冻保存时,降温速度对细胞存活率有影响,慢速的分步降温组细胞存活率明显高于直接入液氮的快速降温组;采用10%二甲基亚砜加15%小牛血清加75%DM EM配方保存肌腱种子细胞,对其分泌胶原功能无明显影响,对其生长曲线、细胞周期及染色体众数无明显改变,适于肌腱种子细胞的保存。