组织工程化软骨样组织移植治疗膝关节软骨缺损

利用体外培养的自体软骨细胞修复关节软骨缺损是一种新的软骨缺损修复方法,但软骨细胞在体外培养时易去分化而失去原有的表型,而利用胶原系统进行三维培养可维持细胞表型。该研究采用培养在原胶原(atelocallogen)中的自体软骨细胞修复了26例(28膝)股骨髁或髌骨关节面的全层软骨缺损,缺损面积在0.7～16.0cm^2,有关节交锁、疼痛、肿胀和髌后摩擦音等症状。缺损区分布在股骨内髁12膝、外髁13膝、髌骨2膝、内髁和髌骨1膝。

组织工程化软骨细胞移植修复膝关节大面积全层软骨缺损

背景:目前应用正常透明软骨来移植修复软骨大面积全层缺损已成为热点,但缺乏较大样本的组织工程化软骨移植的疗效随访研究。目的:观察组织工程化软骨细胞移植治疗膝关节大面积全层软骨缺损的方法及疗效。方法:纳入21例(23膝)OutbridgeⅢ-Ⅳ度的膝关节软骨缺损患者,其中缺损面积为3.5-11.2 cm2,对患者进行组织工程化软骨细胞移植治疗,术后按康复计划进行膝关节功能锻炼,并定期随访复查膝关节MRI及目测类比疼痛评分、国际膝关节文献委员会主观膝部、Lysholm评分等指标。结果与结论:(1)疼痛情况:患者随访时间为3-12个月,所有患者术后关节疼痛不适均有明显改善,目测类比疼痛评分较术前有明显下降(P<0.05),所有患者在术后1年基本表现为无痛;(2)影像学改变:所有患者术后1年复查MRI均显示软骨修复良好,受区软骨厚度及MRI信号与周围软骨一致,骨质与周边骨质完全愈合;(3)膝关节功能:术后3,6,12月国际膝关节文献委员会主观膝部评分及Lysholm评分均较术前有较明显提高(P<0.05);(4)结果证实,组织工程化软骨细胞移植作为一种改进的软骨细胞移植方法安全有效,是修复软骨缺损的一种可靠方式。

FasL^+组织工程化猪软骨细胞的同种异体移植

目的:探讨表达FasL的猪组织工程化软骨细胞在同种异体内的生长状况和免疫排斥反应。方法:实验于2002-09/2004-03在上海交通大学医学院,上海市免疫学研究所进行。①分离制备猪软骨细胞。②制备FasL+软骨细胞,构建重组pGCEN-FasL反转录病毒载体,转染PA317细胞。经G418筛选获得分泌pGCEN-FasL病毒颗粒的PA317细胞克隆,选择高滴度的病毒液,感染猪软骨细胞。再经过G418筛选获得FasL+的软骨细胞克隆,扩增培养。③FACS检测FasL的表达,应用JAM试验测定FasL+的软骨细胞诱导Fas+的Jurkat细胞及活化的T细胞的凋亡率。同时制备转染pGCEN反转录病毒空载体的软骨细胞为对照。④取FasL+的软骨细胞与可注射性生物材料PluronicF127混合,注射于同种异体猪的腹壁皮下。在第4,5周取材,通过组织病理和免疫组织化学等方法,检测软骨细胞生长和免疫排斥反应。结果:①经转染的软骨细胞表面FasL的表达率为57%。②FasL+的软骨细胞具有明显诱导Fas+细胞和活化的同种异体T细胞的凋亡,最大的凋亡率分别为53.41%,30.38%(效/靶=10∶1),对照组分别为32.27%,13.16%(效/靶=10∶1)。③组织工程化猪软骨结节的结构与正常软骨组织基本一致,可见清晰的软骨凹陷和软骨膜,仅细胞排列较正常软骨略显混乱、不均匀现象。④免疫组织化学染色显示FasL+的组织工程化猪软骨结节的Ⅱ型胶原蛋白分布均匀,形状清楚,与正常软骨比较基本一致。⑤第5周的软骨细胞表面的FasL分子表达明显,周围的炎性细胞浸润相对较少。而对照组的软骨细胞周围可见到大量浸润的炎性细胞。结论:成功构建FasL+软骨细胞并有效表达,抑制免疫排斥反应,为建立同种异体软骨细胞移植的免疫耐受提供了实验依据。

关节软骨的损伤与修复:自体移植、基质诱导、内置支架及组织工程化培养

背景:由于缺乏血管和淋巴分布,关节软骨组织的自我修复能力较差。目的:概述自体软骨细胞移植的研究进展,介绍基质诱导自体软骨细胞移植、内置支架、以及应用于软骨损伤修复的组织工程技术;并对自体软骨细胞移植未来的发展方向做出展望。方法:以articular cartilage,transplantation,stem cells,tissue engineering为检索词,检索ISI Web of Knowledge,PubMed数据库(1979/2009-02);以关节软骨、修复、组织工程为检索词,检索CNKI数据库(1979/2009-02)。文献检索语种限制为英文和中文。纳入自体软骨细胞移植、基质诱导的自体软骨细胞移植、内置支架技术和相关组织工程技术的内容。排除关节软骨损伤的医学成像观察、细胞信号转导路径、基因治疗等研究。结果与结论:计算机初检得到824篇文献。根据纳入排除标准,对自体软骨细胞移植、基质诱导自体软骨移植、内置支架及相关的组织工程技术进行分析。自体软骨细胞移植是过去10年中临床修复关节软骨损伤的最佳方案。近年来,传统的软骨细胞移植出现了很多改进和发展,其中基质诱导自体软骨移植、内置支架技术和相关组织工程技术是目前发展得相对成熟的几个方面,但仍然存在一些亟待解决的问题。基质诱导自体软骨移植目前正在逐步取代传统的自体软骨移植,但其长期效果还需要进一步的临床研究和确认。新的内置支架技术和相关组织工程技术也从材料学、细胞生物学及分子遗传生物学的方向,推动了关节软骨损伤修复的发展。

不同种类组织工程化细胞移植修复关节软骨的损伤

背景:单纯药物治疗不能有效促进关节软骨缺损的愈合;自体软骨来源有限,软骨移植手术也相应受到限制。目的:分析关节软骨损伤类型及局部微环境的改变,总结近年来国内外组织工程种子细胞移植研究相关进展以及细胞移植修复关节软骨损伤治疗进展。方法:以Tissue engineering,cell transplantation,articular cartilage defects为检索词,检索Pubmed数据库(1993-01/2008-12);以组织工程,细胞移植,关节软骨损伤为检索词,检索CNKI数据库(2000-01/2008-12)。文献检索语种限制为英文和中文。纳入与关节软骨损伤以及分类密切相关性研究,组织工程种子细胞移植技术相关性应用研究。排除重复性研究。以种子细胞的存活和迁移,以及移植后关节功能的恢复和不良反应为评价指标。结果与结论:计算机初检得到201篇文献,根据纳入排除标准,对组织工程细胞移植修复关节软骨损伤的研究进行分析。临床上,创伤性或骨关节炎造成的关节软骨损伤较为常见,关节软骨自身修复能力差,一旦损伤将很难修复。组织工程细胞移植技术的出现为成功治愈关节软骨损伤带来了新的希望。在动物模型和临床研究中,细胞移植治疗关节软骨损伤已经取得良好的修复效果,但这一技术仍有改进的余地。目前的研究集中在如何从技术上改善组织工程3要素,即细胞,生物支架材料和生物活性因子。自体软骨再生仍然是关节软骨缺损修复的理论支柱,但进一步的研究需要优化其再生效果以及维持更加稳定的软骨细胞表型等等。组织工程细胞移植修复关节软骨损伤疗效较好,随着目前组织工程研究的深入,细胞移植修复技术有望成为临床上治疗关节软骨损伤的新方法。

《中国组织工程研究》(CJTER)杂志出版重点

#期刊重点关注组织工程研究中的重要科学问题,重点关注组织工程研究中的工程化细胞、工程化材料、工程化组织构建、人类器官动物源移植、人工智能产品替代与再生、用于组织与器官再生的组织工程大数据库(生信库、智能医学库、标志物库等)创新性的技术与方法;#关注组织工程研究中通过移植细胞悬浮体或聚合体来替代受损组织;关注实验室生产的能够替代天然组织的生物化人工组织或器官(包括人工智能产品)的植入;关注通过药物手段,对损伤组织部分进行再生的诱导,以及目前的一些策略上还存在着的亟待解决的关键性的问题.

胰岛素样生长因子-Ⅰ促进体外组织工程软骨形成

目的 探讨胰岛素样生长因子 - (IGF- )体外促进以透明质酸 (HA)为支架材料的组织工程软骨形成的能力。 方法 分离培养人关节软骨细胞 ,分为 3组 :1IGF- 组 :HA支架材料 +软骨细胞 +IGF- ;2细胞组 :HA支架材料 +软骨细胞 ;3对照组 :单纯 HA支架材料。各组在 DMEM中培养 ,3、6周停止培养 ,取组织块通过 HE染色判断培养组织的形态 ,采用甲苯胺蓝染色、 型胶原免疫组织化学及 、 型胶原 RT- PCR判断体外组织形成软骨的能力。 结果 IGF- 组和细胞组在第 6周均能形成典型的软骨组织陷窝 ,细胞组的陷窝数量明显低于 IGF- 组 ;对照组不能形成软骨组织。 型胶原免疫组织化学示 IGF- 组阳性表达强于细胞组 ;RT- PCR示 IGF- 组的 型前胶原量明显高于细胞组 (P<0 .0 5 ) ,而 型前胶原的表达量明显低于细胞组 (P<0 .0 5 ) ,差异具有统计学意义。 结论 IGF- 能促进体外构建的组织工程软骨形成 ,并提高其质量。

组织工程化口腔黏膜移植修复裸露硬腭对上颌骨生长发育影响的研究

目的 将构建的口腔黏膜异体移植修复腭裂术后遗留的裸露硬腭处 ,观察其对腭裂术后上颌骨继发畸形的防治效果。方法 分离提取SD乳鼠硬腭黏膜细胞并对其进行培养 ,以自制藻酸钠薄膜作为支架材料构建组织工程化的口腔黏膜。 3周龄雌性SD大鼠 ,随机分成 1个正常对照组和 3个实验组 ,每组 2 0只。正常对照组无任何处理 ,实验组均行左侧硬腭黏膜骨膜瓣切除 ,Ⅰ组切除后任其裸露 (裸露组 ) ,Ⅱ组、Ⅲ组分别行藻酸钠薄膜修复 (材料组 )和组织工程化的口腔黏膜修复 (黏膜组 )。术后 9周 (12周龄 )处死动物 ,体视显微镜下测量左右侧硬腭骨宽度 ,比较各组的非对称率。结果 裸露组与材料组左右侧硬腭骨宽度非对称率无差异 ;黏膜组非对称率小于裸露组和材料组。结论 组织工程化口腔黏膜移植修复裸露硬腭对腭裂术后上颌骨继发畸形有一定的预防效果。

基因转染技术提高体内构建组织工程化软骨质量的实验研究

目的:研究转化生长因子β1(TGF-β1)cDNA基因转染对软骨细胞Ⅱ型胶原表达的调控作用,为基因转染技术在软骨组织工程中的应用提供理论依据。方法:利用脂质体Fugene6将含TGF-β1基因的真核表达载体及空白载体分别转染至软骨细胞(基因转染组和对照组),RT-PCR、Northern-Blots、原位杂交及免疫组化检测TGF-β1调节体外培养软骨细胞Ⅱ型胶原表达的变化。结果:TGF-β1基因转染软骨细胞后,其Ⅱ型前胶原mRNA及其蛋白的表达均显著增强,且随着TGF-β1蛋白表达的丧失,其对软骨细胞Ⅱ型前胶原mRNA表达的促进作用亦逐渐减弱。结论:TGF-β1可以上调体外培养软骨细胞Ⅱ型胶原的表达。

关节软骨细胞复合胶原海绵异位构建组织工程化软骨组织的可能性

目的观察兔关节软骨细胞与胶原海绵在体外复合培养以及体内植入后异位成软骨情况。方法采用酶消化法分离、培养幼兔关节软骨细胞,取第三代细胞以3×107/ml密度均匀接种于胶原海绵中,分别通过倒置显微镜和扫描电镜观察软骨细胞在载体材料上生长增殖情况;将体外培养10d的软骨细胞/胶原海绵复合物植入裸鼠背部皮下,术后12周取材,进行大体观察和HE染色。结果软骨细胞均匀分布于胶原海绵的孔壁和网眼内,并可分泌基质样物;复合培养物体内植入12周后可以形成新生透明软骨组织。结论胶原海绵可以作为软骨细胞生长的支架载体,异位构建出组织工程化软骨组织。

自体、异体骨软骨移植及组织工程材料修复的关节软骨损伤

背景:关节软骨损伤的修复已成为近年来医学基础研究的一个重要领域。由于关节软骨损伤后不易修复,决定了关节软骨损伤的修复是热点中的难点。目的:概述能够对关节软骨损伤进行修复和功能重建的生物材料,为选择理想的组织工程支架材料提供一种理论上的选择。方法:由第一作者通过计算机检索1989到2014年Pub Med数据库和中国知网数据库。英文检索词为"articular cartilage injury,bone graft,tissue engineering scaffold materials",中文检索词为"关节软骨损伤、骨移植、组织工程支架材料"。检索近年来关于关节软骨的结构和功能、不同关节软骨损伤修复材料的选择及修复过程中影响因素等方面的相关文献,针对目前软骨损伤修复材料的应用作一个较系统的回顾及总结,分别对软骨修复材料各自优缺点进行综合评述,从材料学的视角介绍了几种软骨修复材料在软骨组织工程支架中的应用情况,在此基础上对临床软骨损伤修复提供一种理论上的选择。结果与结论:常用的软骨修复材料包括自体、异体骨软骨移植材料,胶原、透明质酸钠和壳聚糖等天然高分子材料。自体、异体骨软骨移植的修复方法只能暂时的缓解疼痛,修复组织容易发生退变,都不能成功修复损伤软骨,与这些已经投入临床的技术相比,尚处在实验研究阶段的组织工程学技术的临床研究仍在不断进行,在众多关节软骨修复材料中,无论是自体移植材料还是组织工程支架材料其生物力学性能各有不同,且目前还无法再造与天然生成的软骨具有相同力学性能的软骨组织。

组织工程化软骨形成的细胞浓度选择

目的探讨兔组织工程化软骨形成的合适细胞浓度。方法分离培养兔关节软骨细胞,体外扩增后以1,2,4,6,8,10×107/ml 6种不同浓度种植到PLGA支架上。在体外培养软骨细胞支架复合物,4周终止培养,进行HE、Masson组织学染色、Ⅱ型胶原免疫组织化学染色。结果体外培养的软骨组织,与正常软骨组织有相似的组织学特性,形成软骨组织适宜细胞浓度为4×107/ml。结论体外形成兔软骨组织的适宜细胞接种浓度为4×107/ml。

软骨移植及关节软骨组织工程技术研究进展

关节软骨缺损是临床常见的疑难病例 ,目前的治疗包括自体或异体骨软骨移植修复、软骨膜或骨膜移植修复及软骨细胞移植修复。组织工程技术的发展使软骨移植进入了一个新的发展时期 。

组织工程化关节软骨的研究进展

关节软骨属于透明软骨，组织代谢活性较低，创伤及退变等所致的软骨损伤难以自我修复或以纤维软骨、纤维组织所填充替代。这种损伤可涉及全层关节软骨和软骨下骨，表现为关节的疼痛和功能障碍。两个半世纪以来，人们一直致力于探索修复软骨缺损的最佳途径和方法，其中包括软骨刨削、钻孔、微骨折术、软骨组织移植术等，这些治疗方法均存在不同程度的限制如：供体来源不足、免疫排斥、生成软骨不佳、远期效果不好等．远不能满足临床应用的需要。

组织工程联合自体骨软骨柱移植促进大面积骨软骨缺损的修复整合

目的:为了解决关节骨软骨急性损伤后的修复问题,通过观察研究组织工程联合自体骨软骨柱移植能否满意修复大面积骨软骨缺损并实现修复组织间的整合,以寻找一种适合临床应用的大面积骨软骨损伤修复方法。方法:2004-01/07于上海第二医科大学附属第九人民医院骨科实验室进行组织工程联合自体骨软骨柱移植修复大面积骨软骨缺损的研究。首先体外培养骨髓基质干细胞(BMSCs),胰岛素样生长因子-I(insulin-likegrowthfactor-I,IGF-I)及转化生长因子-β(transforminggrowthfactor-β,TGF-β)进行诱导,最后复合藻酸钙凝胶。在自体骨软骨柱移植修复山羊股骨内髁负重区骨软骨缺损的同时,将细胞/基质材料复合物填充于骨软骨柱间的空隙。以单纯自体骨软骨柱移植为对照,通过组织学及免疫组织化学等方法进行检测。结果:两组的自体骨软骨柱的移植软骨均存活,和周围的原始软骨之间没有差别,维持透明软骨的特性。实验组软骨间的空隙区有新生软骨修复,结构与周围正常软骨类似,软骨交界区整合良好;对照组各时间点见软骨间的空隙区为纤维组织或纤维软骨修复,交界区有裂隙。4,12,24周O'Driscoll,KeeleyandSalter组织形态学评分实验组分别为(15.00±0.63),(18.83±1.17)和(22.17±0.75)分,对照组分别为(7.50±1.38),(8.00±0.63)

组织工程骺板软骨移植修复兔胫骨上骺板缺损

目的 探讨在体外以三维支架构建的组织工程骺板软骨修复胫骨上骺板缺损的效果 ,了解促进植入工程化软骨与受区骺板融合方法的效果。 方法 酶消化分离幼兔骺板软骨细胞并接种培养 ,收获第 1代软骨细胞 ,制成 2 .5× 10 7/ ml的细胞凝胶混悬液 ,接种于聚磷酸钙纤维 / L-聚乳酸 (CPPf/ PL L A)复合支架体外构建组织工程化软骨。采用幼兔右侧胫骨上骺板 4 0 %缺损模型 ,将日本大耳白兔 72只分为 4组 ,每组 18只 :A组缺损区植入同窝幼兔来源的工程化软骨 ,并以相同的细胞凝胶混悬液充填其间隙 ;B组充填复合有生物凝胶而无细胞的 CPPf/ PL L A支架材料 ;C组植入皮下脂肪 ;D组不做任何充填。分别于术后 2、4、6、8、12和 16周摄 X线片、大体及组织学观察。 结果 A组术后2周组织工程化软骨在骺板缺损区即衍生为典型的骺板组织结构 ,并与受区骺板组织很好融合 ;4周修复骺板组织 ,结构正常、胫骨无畸形 ;8周后骺板修复区出现早闭的组织学表现 ,胫骨出现短缩和内翻畸形 ;16周修复区骺板已闭合 ,胫骨畸形明显 ,生长功能恢复率为 4 3.6 %。B、C、D3组术后 2周胫骨即出现畸形 ;4周骺板缺损区均已骨性闭合 ,畸形明显 ;16周畸形严重。后三组间差异无统计学意义 ,骺板缺损区无骨生长。 结论 组织工程化的骺板软骨?

组织工程化血管移植实验研究

目的通过体外构建、体内培养的方法构建组织工程化血管,并将其植入动物的股动脉,探讨利用小口径组织工程化血管进行血管移植的可能性。方法首先用B rdu标记所有种子细胞,将血管平滑肌样细胞和血管内皮样细胞分层种植于胶原包埋PGA的复合支架表面;然后将细胞和支架的复合体种植于动物皮下构建组织工程化血管,并移植到股动脉;最后行HE染色及免疫荧光等相关检查,了解移植后血管的特点及细胞来源。同时以移植物为单纯支架在皮下培养所形成的管状结构作为对照组。结果移植后组织工程化血管通畅无血栓形成。HE染色见血管壁和正常生理性血管壁的结构相似,可分内膜、中膜和外膜三层。种植2周后Brdu标记细胞的免疫荧光观察证实血管壁细胞来源于所种植的种子细胞。结论利用骨髓间充质干细胞分化而来的种子细胞和胶原包埋的PGA支架可以构建组织工程化小口径血管,而且可以移植入动物体内。

藻酸钙复合材料构建组织工程化骨及软骨的实验(英文)

背景:软骨组织工程的两个关键问题是种子细胞和支架材料,保证支架材料上有足够数量的功能细胞是体内形成骨和软骨组织的基础。目的:对经体外培养的骨髓基质干细胞与藻酸钙载体及生长因子复合形成的组织工程性骨及软骨进行形态学观察。设计:细胞形态对比,观察12周实验结果。单位:郑州大学骨科研究所,上海第二医科大学骨科实验室。对象:实验于2001-09/2002-06在上海第二医科大学骨科实验室完成。3月龄雄性新西兰大白兔9只,平均体质量3.2kg。方法:复合材料分别为:①藻酸钙。②藻酸钙+骨髓基质细胞。③藻酸钙+骨髓基质细胞+类胰岛素生长因子I。④藻酸钙+骨髓基质细胞+转化生长因子β。⑤藻酸钙+骨髓基质细胞+转化生长因子β+类胰岛素生长因子I。将5种组合注射于同一个体新西兰大白兔背部不同部位皮下组织中,每组各注射2处,共10处,每处0.2mL,分别做好标记。按组分别于术后4,8,12周取材,各时间点处死动物3只,取兔背部皮下增殖物进行骨和软骨组织生成物观察,应用苏木精-伊红、甲苯胺蓝、Masson、番红-O染色技术。主要观察指标:兔背部皮下增殖物的组织学观察。结果:兔背部皮下增殖物的组织学观察结果:4周时可见藻酸钙+骨髓基质细胞+类胰岛素生长因子I、藻酸钙+骨髓基质细胞+转化生长因子β、藻酸钙+骨髓基质细胞+转化生长因子β+类胰岛素生长因子I组有岛状软骨样组织形成,软骨细胞包绕于碱性基质中,8周时复合物中形成大量的类软骨结构,并部分向骨组织转化,细胞周围有大量的基质分泌,部分软骨细胞呈簇状分布。12周时藻酸钙+骨髓基质细胞+转化生长因子β+类胰岛素生长因子I组软骨组织基本转变为骨组织,并开始吸收。结论:骨髓基质细胞-藻酸钙-生长因子复合材料能形成软骨及骨组织。藻酸钙适合骨髓基质细胞生长,是一种良好的骨及软骨组织工程载体。

同种异体兔软骨细胞体内培育组织工程化人工软骨的实验研究

将同种异体兔关节软骨细胞种植到聚乳酸 ( D,L- PLA)泡沫材料上 ,体外培养 1周后 ,进行体内移植。结果表明 :软骨细胞——材料复合体组在兔背部皮下有新生软骨形成 ,聚乳酸 ( D.L- PLA)

人胰岛素样生长因子-1基因强化组织工程法诱导裸鼠异位软骨形成

目的探讨人胰岛素样生长因子-1(hIGF-1)基因转染诱导后的人骨髓基质干细胞(hMSCs)与再生丝素膜复合后在裸鼠体内形成组织工程软骨的能力。方法分离培养hMSCs,体外诱导成软骨样细胞,流式细胞仪测定细胞表型,免疫组化检测软骨细胞表型;脂质体介导hIGF-1转染诱导后的hMSCs,RT-PCR、酶免疫测定法和免疫组化检测hIGF-1及Ⅱ型胶原的表达;转染后的hMSCs与再生丝素膜复合培养,扫描电镜观察细胞形态,复合物植入裸鼠皮下,HE及免疫组化染色观察新生软骨的结构和表型。结果分离培养出纯化的hMSCs符合间充质干细胞表型,具有快速增殖及经诱导后向软骨分化的能力,诱导后的细胞表达Ⅱ型胶原;转染诱导后的hMSCs能稳定分泌具活性的hIGF-1蛋白,并表达软骨细胞表型;转染后的hMSCs与再生丝素膜复合培养显示良好的生物相容性,新生组织具典型的软骨组织陷窝,并表达Ⅱ型胶原。结论经hIGF-1基因诱导后的hMSCs与再生丝素膜在体内能构建出软骨样组织。