西安市组织工程工程技术研究中心简介
西安市组织工程工程技术研究中心成立于2002年12月,是由陕西艾尔肤生物工程有限责任公司、第四军医大学、西安交通大学等三家企事业单位共同组建的民营非企业单位,其宗旨在于建立和形成组织工程研发、成果转化、技术孵化、人才培养、学识交流的集成基地,运行情况良好。
一、工程中心研究和发展的主要方向:
1、组织工程产品产业化生产工艺;
2、组织工程产品质量标准和检验方法;
3、常规条件下组织工程产品的保存运输方法和失效检验方法;
4、大规模细胞培养扩增技术;
5、开发完善骨、牙、关节等新型金属基种植体生产技术和产品;
6、 生产周期及成本的控制方法;
7、 临床应用技术与疗效标准;
8、研制负重部位金属基与生物可降解材料复合支架材料;
9、开发完善骨、牙、关节等人体硬组织修复与替换器件生产技术。
10、生物支架材料生产技术。
11、逐步制定各种组织工程产品的企业检定标准;
12、研究干细胞、转基因细胞等多种种子候选细胞在组织工程产品研制中的应用。
二、工程中心的主要任务:
1、以组织工程全层皮肤产品产业化为契机,研究解决组织工程领域成果转化过程中的共性问题和关键技术;
2、研究开发组织工程生物支架材料生产的新技术、新工艺和新产品;
3、为从事组织工程领域产品研发的企业和科研机构提供产业化验证基地,为具有市场价值的科研成果进行后续工程化研究和系统集成搭建科技产业平台;
4、建立健全组织工程产品相关标准,为组织工程领域提供技术服务;
5、为我国组织工程领域的学术交流创造和提供环境;
6、为我国组织工程领域培养输送高素质人才。
三、工程中心在组织工程方面的研究情况
第四军医大学是国内最早开展组织工程研究单位之一,经过多年的努力,已形成了在国内有很大影响的组织工程研究队伍。在组织工程研究领域已开展了深入和较全面的研究,以组织工程皮肤为拳头产品,同时研发组织工程骨、软骨、神经、血管、心脏瓣膜、气管、牙齿、牙周等其它多种产品,多个方向上在国内外居于前列。目前,相关的研究人员包括教授5名、副教授11名、讲师17名,更为重要的是有投身于组织工程研究的在读研究生43名。无论是科研实力还是人才队伍在国内都具有较大的优势。目前已有5个具有一定影响力的、在国内处于领先地位的研究方向。承担了多项国家和军队级的重大项目,包括负责“863计划”重大专项1项、“863计划”主题项目、“973”子课题1项、军队专项课题2项、省级科技攻关项目3项以及国家自然科学基金14项等,在研项目费用约1200万元。形成了以教授、临床专家和研究生组成的技术力量,致力于我国组织工程、相关干细胞以及相关的再生医学领域的研发工作。相关研究曾获国家科技进步三等奖2项,军队科技进步一等奖1项、二等奖5项。上述相关科室都是学科博士点,并可招收博士后。
在组织工程产品的产业化方面,第四军大学所研制的组织工程全层皮肤已经开始向SFDA进行申报工作(SFDA是国内首家进行组织工程产品报批的单位)。完成了《组织工程皮肤的制备》等多项专利专利申请。已经制定了《组织工程全层皮肤的检定(企业)标准》并通过了省医药管理局组织的专家鉴定。正在进行中试生产、研究基地的设计及大规模生产厂房的设计;部分试验、检验、中试生产设备已经到位;已定购了部分规模生产设备。已经建立了包括组织工程皮肤研发在内的多种组织工程产品研发技术平台。
2002年由国家科技部组织了“十五”期间的“863计划”“组织器官工程”重大专项。目前,“863计划”的重大专项已对皮肤、骨、软骨和肌腱立项,这4个重大专项分布在上海(上海第二医科大学)、成都(四川大学华西医学院)和西安(第四军医大学与陕西省艾尔肤生物工程有限公司),基本反映了这三个地区和单位的组织工程研究情况。由此也已明确了陕西省艾尔肤生物工程有限公司与第四军医大学的组织工程研究皮肤及其相关产品的研制水平在国内的相当地位。
四、工程中心今后的主要研究方向
1、组织工程种子细胞的研究
人体组织或器官产业化生产的一个关键因素是植入足够数量的、不引起免疫反应的、具有再生活力的细胞。组织工程有多种细胞来源,但最佳选择是来源于病人的自体细胞,随后在体外进行一定的扩增。这是因为移植后不会引起免疫反应,但也有其局限性。多数情况下,由于供体部位呈现一定程度的病态,仅有相对少的细胞可以收获。故在疾病状态或对于老年病人,自体细胞可能不适合移植。其次的方法就是使用来源于人类或动物的供体细胞。人们对基因工程动物进行了许多研究,以便能将它们的细胞和组织用作异种移植。然而,异种移植有严重缺陷,包括感染性病原体如病毒的传播,以及伦理、道德和社会的问题,这使得人们对异种移植的热情有所下降。还有一种方法就是在组织工程中使用干细胞和(或)先祖细胞。因它们具有发育全能性或虽已有一定程度的分化,但仍具有全能性(可形成不止一个细胞类型)。虽然干细胞和先祖细胞比较稀少,但在多种组织中都可以找到,可从病人体内分离后,在体外进行扩增培养,然后移植到与这种干细胞类型有关的组织中去。在适合的生物、物理和化学刺激下,先祖细胞能分化成局部组织的细胞,随后就可以修复组织。其中最有应用前景的干细胞是人骨髓间充质干细胞,能够定向诱导分化成成骨细胞、软骨细胞、肌腱细胞和脂肪细胞等。
2、组织工程支架材料的研究
构建人体组织或器官涉及种子细胞在生物反应器中进行大规模的培养和扩增,涉及到生物力学信号施加和化学信使(生长因子或细胞因子)的控制释放等关键技术,而生物材料则是组织工程成败的关键因素。
以材料科学与工程科学观点,组织可视同细胞复合材料,它由起功能作用的细胞和其分泌的细胞外基质(ECMs)构成。1998年美国当代生物材料会议确认以往30余年来生物材料对临床影响不甚明显。这是因为生物材料设计与制备常从材料的物理和力学性能及易加工性出发,而未从细胞生物学和分子生物学角度构思。因而将生物材料植入体内时,会被免疫分子和细胞视同异物而排斥。随着组织工程的发展,对生物材料提出了新的挑战,不仅要求其具有生物安全性和生物相容性,还要求植入体内后能诱发所期望的宿主应答。
目前国际上多数学者对用于细胞播植的支架采用聚酯类材料,这类材料存在具有亲油性、生物相容性及机械强度尚待改进等一些固有的不足之处,而且还存有体内降解过程中局部酸性产物蓄积等问题。基于这些原因,研究人员一方面探索对聚酯类材料进行表面修饰,同时也在积极寻找其它类型的支架材料。其中,已经引起研究人员关注的材料是可降解无机多孔陶瓷材料。该类材料具有良好的生物相容性和机械强度,同时又具有聚合物支架材料的可降解性,因此,在软骨和骨组织工程研究领域具有广阔的应用前景。
五、工程中心产品产业化状况
长期以来,我国组织工程产品的研究主要局限在实验室,造成了组织工程研究技术同步于世界水平而产业化进程却远远落后的局面。目前,组织工程产品的产业化在我国基本上是空白。第四军医大学与陕西艾尔肤生物工程有限责任公司联合投资研发的组织工程全层皮肤已经通过国家药品生物制品鉴定所检测,开始进入中试生产和大规模临床实验,并制定了我国第一部组织工程产品标准——《组织工程皮肤检定标准(企业)》,克服了大规模细胞培养的技术难题、研究完成了在常规条件下组织工程全层皮肤的保存运输方法。可以说,在组织工程产品的产业化方面处于国内领先。
六、工程中心在产品质量检测控制体系方面所做工作
在组织工程产品质量检测控制体系研究领域,陕西艾尔肤生物工程有限责任公司、第四军医大学、中国药品生物制品鉴定所已经开展了大量的研究工作,合作承担了国家863计划——《组织工程产品质量检测标准》。中国药品生物制品鉴定所目前负责各类组织工程产品质量检验工作。