组织工程学

组织工程学（TE），或组织培养，也称为组织培养，是通过细胞的靶向培养人工生产生物组织以替代患病组织的总称在病人身上或再生。 应用工程、材料和生命科学的原理来理解结构-功能关系。 组织工程产品 (TEP) 属于先进治疗药物产品组，是再生医学和个性化医学的应用实例之一。

在组织工程学的情况下，细胞通常取自供体的生物体，并在实验室中进行体外增殖。 根据细胞类型，这些可以作为细胞层进行二维培养或使用某些细胞支架进行三维培养。 然后可以将它们（重新）移植到接受者体内。 然后可以将它们植入大部分相同的生物体中，从而维持或恢复组织功能。 从狭义上讲，组织工程学是指从患者身上移除细胞以生长所需的器官。

组织工程包括四个要素：

• 结构框架（可选，通常称为脚手架），
• 活细胞或组织，
• 控制信号转导到生命成分（生长因子）和
• 培养基（营养液）或生物体。

生物或合成支架与去除的重要材料结合，在培养前形成 3D 细胞培养物。 培养可以在体内（体内组织工程）和实验室（体外组织工程）进行。 在这两种情况下，理想情况下，到达细胞的信号物质都受到控制，从而支持新组织的形成。 一些细胞也可以使用生物打印机打印到表面上。

通过过继细胞转移将再生体或构建体植入生物体的目标区域。 这种带有自体（患者自己的）细胞成分的植入物的优点是它可以被患者的免疫系统接受，因为培养的细胞只有细胞表面的蛋白质被免疫系统识别为“自己的”。 这意味着组织工程植入物通常不会被排斥。 这方面的一个很好的例子是完全自体心脏瓣膜或血管假体的生产，例如，当阻塞的动脉不能用身体本身制造的静脉替代时，就会使用它们。 在这种情况下，通常使用塑料假体，这是一种不能令人满意的选择。

一般有四种类型的植入物：

• 源自其他生物（异种）
• 来自同一物种的个体（同种异体）
• 由患者本人（自体）
• 来自基因相同的个体（同基因）

组织工程的问题在于特定细胞会失去其功能（去分化）。 对植入自体血管假体的成年绵羊进行的一项动物研究显示，直到研究结束时，未闭血管正在形成实体组织。 到目前为止，已经可以培养出商业用途的皮肤和软骨组织以及血管。

在这种情况下，来自生物体的大部分已经分化的细胞在体外增殖。 一种新方法是使用成体或诱导多能干细胞 (iPSC)。 成体细胞可以从成年个体的骨髓或内脏中获得，iPSC 可以通过重编程细胞（例如，来自皮肤的成纤维细胞）产生。 干细胞可以在培养容器中增殖，然后使用化学物质分化成某些所需的细胞类型。

Alexis Carrel 是xxx个使用组织工程学的人。 迄今为止成功的 TE 方法仅涉及来自单一细胞类型的组织。 软骨组织特别适合组织培养，因为软骨在活体中已经由单一类型的细胞组成，仅由滑液滋养，并产生自己的胶原纤维和蛋白多糖框架。 其他重要组织如 B. 肝或肾实质结构非常复杂，体外培养尚未成功。 为了能够在危及生命的疾病的情况下利用特定器官细胞的有效性，迄今为止，薄壁组织细胞一直暴露在透析系统中的血流中裸露。

除了实质细胞（例如肝细胞）外，还必须培养支持组织、血管和胆管，可能还有淋巴管，以用于功能器官的组织工程。 这种不同细胞类型的共培养是未来的挑战。 迄今为止，已经对软骨细胞和成骨细胞以及内皮细胞和血管平滑肌细胞进行了共培养。 不解决这些共培养问题，TE就无法实现重要器官器官培养的宏伟目标。 只有这样，供体器官的移植才会被借助人体自身细胞的器官靶向培养所取代。

组织工程学的另一个重要应用是基础研究。 基于天然组织的构造有助于阐明细胞机制。 此外，TE 方法可以生产三维组织样细胞结构，可以在这些结构上测试污染物（例如杀虫剂）的影响以及药物的影响。