轴突:是神经细胞特有的
重建神经纤维再生环境
为了解决这一严重的伤残问题,近年来,国外科学家尝试着应用组织工程学方法修复脊髓损伤1997年,哈佛大学的研究人员采用胶原导管移植到大鼠脊髓损伤区,观察到新生神经纤维长入导管中;2002年,哈佛大学医学院的研究人员将含有神经干细胞的聚合物支架移植到大鼠脊髓损伤的局部,12个月后,虽然神经干细胞尚未分化,但是由于神经干细胞分泌的某些营养因子发挥了作用,促进了神经轴突的生长一系列实验结果显示,只要脊髓损伤局部的微环境得以改善,就完全有可能实现神经组织结构的再生和生理机能的重建先天性脊髓神经炎
这样,患者可以像购买任何其他医疗器械一样,在销售公司买到适合病人应用的组织工程骨和肌腱产品,通过医生的手术操作植入体内,修复骨和肌腱缺损这就为实现产业化迈出了坚实的一步
脊髓:中枢神经系统包括大脑和脊髓
5年前,一位6岁的儿童随父母来到四川华西就诊,男孩的右前臂桡骨处有明显的包块,大约占桡骨的1/4,经常疼痛难忍医生诊断这是一种病因不明的疾病,叫“骨纤维结构不良”传统的治疗方法是做手术,把病骨头摘除,空腔部分使用自体骨头填充但这么小的孩子哪有骨头可取?在医学上为避免排异反应,也可以取父母亲的骨头填充,但孩子又由谁照顾?如果取库存的同种异体骨,不仅有一定程度的排斥反应,并发症多,而且成骨能力差;如采用人工材脊髓神经萎缩料合成骨则没有细胞活性,生物力学强度不够,不能永久成为自身组织的一部分
立项时间:2002年,正式立项
立项课题:29项,涉及10多个省、市、自治区和30多个科研院所、大学、、企业等,直接参与研究人数超过500人
为解决上述问题,课题组在导管里放入装有营养因子的微胶囊,就像给花浇水一样,缓慢释放神经纤维在营养因子的浇注下,迅速生长直至重新连接起来,生物材料支架最终被降解吸收
课题组研制的“脊髓重建管”已经通过中国药品生物制品检定所检测,各项指标均符合iso10993的国际标准;产品技术标准也已通过了国家食品药品监督管理局(sfda)的审核,并于2004年11月获准正式进入临床试验产品已申报了国家发明专利,这是世界上第一个经过政府批准用于临床治疗截瘫病人脊髓神经再生丹说明书的组织工程新产品
另外,每个脊髓损伤患者的损伤程度、损伤部位和个体差异,决定了治疗将是个性化的治疗李晓光说,进入临床试验最大的困难是脊髓重建管的标准化研究和产业化问题脊髓损伤的研究和治疗耗资多、周期长、风险大,因此,很难找到愿意承担风险来进行投资的企业
蛋白质是一切生命活动的主要物质基础,是构成生物体及发挥生物学效应的最基本和最重要的形式之一在神经系统的发育和损伤后的再生过程中,以蛋白质形式存在的一系列神经营养因子发挥着关键的作用
“组织器官工程重大专项”立项背景:
这些研究结果证明,组织工程骨和肌腱体内植入是安全的,在体内的力学环境及营养条件下,能较快发育成为自身组织,并像自身组织一样恢复骨和肌腱的脊髓神经根炎神经干细胞移植形态,发挥骨和肌腱的正常生理功能,并且不发生影响组织愈合与再生的免疫反应,最终永久成为自身组织
医学研究表明,损伤局部微环境中各种生长因子的缺乏或其比例的改变,影响着中枢神经元损伤后的再生和修复那么,如何改善局部微环境以利于神经细胞及其轴突的再生和延长呢?
脊髓损伤修复作为一个世界性难题,成为各国医学研究者竞争的热点“这就好比赛跑,看谁能第一个冲到终点,这条终点线就是临床应用”科技部“人口与健康”咨询、中日友好临床医学研究所研究员陈惟昌说,为攻克脊髓损伤这一医学难题,解除截瘫病人的痛苦,“十五”期间,863计划设立了“组织工程化神经的临床应用及产业化研究”重大项目
李晓光通俗地解释说,这些神经纤维好比“电肾上腺脊髓神经病变缆”,让它们沿着含有神经营养因子的导管生长,从而连接起切断的缆线但是,神经营养因子在体内停留很短时间就被分解掉,神经纤维还没来得及生长,环境就消失得无影无踪因此,如何让神经营养因子长时间滞留局部,是动物实验或临床实际应用中亟待解决的问题之一
像自身组织一样修复骨和肌腱
目前,项目组已经在近100名骨折、骨缺损、肌腱、韧带损伤或缺损患者身上使用了组织工程骨和肌腱经过几年的跟踪观察,每位患者都达到了预期的效果结果表明,骨折在8—12周愈合,肌腱在3—6周愈合,术后都恢复了原来工作,没有发现任何并发症及不良反应
发表论文数510篇其中sci收录94篇;国际刊物80篇;国内刊物14篇
骨折和肌腱韧带损伤已成为我国致残的第一因素为解决这一直接影肌神经萎缩响人民健康、生活、工作的重大损伤,2001年,国家科技部将“组织工程骨”和“组织工程肌腱”列入两个重大专项支持
经过若干次实验,现在组织工程骨和肌腱可以在4℃普通冰箱保存4个月,有79%的细胞成活;保存6个月,有72%细胞存活,若在-196℃(液氮)条件下保存,保存10个月有68%细胞成活该研究室将经过保存的组织工程骨和肌腱经复苏后,再次植入动物体内,证实其修复效果与对照的未经保存的效果相当
组织工程骨和肌腱是用人体成骨细胞(或骨髓基质干细胞)、肌腱细胞与可降解生物衍生材料在体外组装,支架材料为细胞提供生存空间及形态构架,细胞则赋予材料生命,经过短时间培养后植入体内修复骨和肌腱缺损的新技术
据悉,组织工程骨和肌腱已有两项发明专利得到授权,并由企业出脊髓神经瘤资进行开发、组织生产及市场运营
繁忙的交通,高强度的工业以及紧张的日常生活都有可能造成骨、关节损伤,骨折是我们身边司空见惯的事在863计划的支持下,四川大学华西生物治疗国家重点实验室干细胞与组织工程研究室重点进行了“组织工程骨”和“组织工程肌腱”研究,并与企业共同做产品申报、检验和组织生产,已逐步实现了产业化
那么,为什么脊髓损伤后难以再生和修复呢?科学家研究发现,脊髓损伤后再生能力极其有限,即使有一定程度的轴突再生,也难以穿越损伤部位的瘢痕组织继续生长究其原因,主要是损伤局部微环境不利于神经细胞及其轴突的再生和延长
产出情况统计:申请国内专利137项;获得国内专利44项;申请国际专利15项;获得国际专利1项;新品种累计脊髓神经鞘瘤推广面积200家;成果产生经济效益2800万元
在世界上,脊髓损伤修复的研究已有近百年的历史解决脊髓损伤后的中枢神经纤维再生问题以及再生纤维的功能重建,是各国医学界普遍关注并投入巨资广泛研究的重大难题,但迄今为止脊髓损伤后再生的问题还没有真正得到解决
“组织工程骨和肌腱是在体内植入,并且要承担较强的生物力学强度,因此研究的难度很大”杨志明说,该研究室在筛选了80多种冷冻保护剂的基础上,最后优选了3种抗冻保护剂作为组织工程骨和肌腱的保存液
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当记者带着几分恐惧走进动物实验室时,一股刺鼻的腥臊味扑面而来已经习惯这种气味的李晓光告诉记者,由于这些动物截瘫,工作人员每天必须护理它们排尿、排便、喂水、喂食此外,还要观察神经根炎病在记录下它们的步态、反应,进行神经恢复追踪“很多人吃不了这些苦头,都调走了”
早在上世纪90年代,该研究室在国内率先进行了“组织工程骨”和“组织工程肌腱”的研究,并完成了细胞生物学、支架材料、细胞与支架材料的相互作用等一系列体外实验在此基础上,先后在裸鼠、大鼠、兔、羊、猴动物体内进行了一系列体内植入实验,对组织工程产品的生物相容性、体内修复骨和肌腱缺损的能力、生物力学强度、移植免疫排斥反应、体内植入后的最终结果等进行了深入的系列研究
从1991年就扎根在实验室工作的李晓光用“艰难的探索”来总结十几年的工作他说,从事脊髓损伤的研究是一项非常艰难的探索过程,除了要付出超常的体力外,还要耐得住在黑暗中摸索的寂寞多年来神经根炎药物,他没发表过一篇论文不过,令人欣慰的是,实验室积累了大量的数据,他们正在整理资料,准备发表论文“十年磨一剑”,终于到了收获的季节
“对这一世界难题的探索还有很长的路要走”李晓光告诉记者,脊髓有数十万根神经纤维,在动物试验中发现修复其中10%—30%的神经纤维,其所支配的肢体就可恢复有用的运动功能至于应用到临床,效果如何目前还是一个未知数
艰难的探索之路
像购买普通产品一样方便
脊髓是中枢神经系统的重要组成部分,脊髓损伤就好比神经传导“电缆”被切断,病人感觉、运动功能受阻,导致身体截瘫,造成生活难以自理
几年来,课题组以大鼠和猴子为实验模型,采用组织工程学方法修复动物损伤的脊髓经过形态学观察、电生理检测及行为学评价证脊髓神经压迫明,上述两种动物脊髓损伤后,可以有形态结构的再生、生理机能的重建和部分行为障碍的恢复这意味着如果进入临床试验,患者就有可能有部分感觉和运动等功能的恢复
轴突:是神经细胞特有的,在神经系统中它是将信息传递一定距离的高度特化的结构
复苏肌腱重塑伤骨
在首都医科大学的一间实验室里,记者看到工作人员正在像护理卧床不起的病人一样,悉心照顾着脊髓损伤的猴子和大鼠经过组织工程方法的修复,动物的感觉和运动功能得到了部分恢复和改善,又重现了往日的生气
随着现代化交通和工业的发展,脊髓损伤的发病率正在逐年增加根据我国国家生产安全委员会的初步统计,每年由于生产事故所造成的脊髓损伤患者就达5—6万人,因交通事故造成的脊髓损伤病人脊髓神经鞘瘤多达7—8万人据估计,我国脊髓损伤患者已达数百万人对于这些患者来说,即使通过治疗能够使患者的生命得以延续,但脊髓损伤导致的终身残疾给家庭及社会造成沉重的负担,也严重地影响患者的生活质量
新药(医疗器械、组织器官)获得临床批文数7项其中进入ⅰ期临床4项;进入ⅲ期临床1项;三类医疗器械生产许可证4项;正在报批中6项;其他新产品许可证书1项
与身体同步生长的组织工程骨
我国是一个人口大国,因创伤和疾病造成的组织、器官缺损或功能障碍位居世界之首我国每年烧伤、烫伤病人达500—1000万例;白血病、再生障碍贫血病人10多万例;乙肝病毒携带者为1.2亿,丙肝病毒携带者为1500万,其转化为乙型肝炎和丙型肝炎的比例分别为20%和50%,即2400万人和750万人,其中部分患者转化成肝硬化大脑神经萎缩或肝癌,我国肝癌的年死亡率为0.4‰;骨损伤病人300多万例;需面部软骨修复病人30万例;需肾移植病人6—12万例;我国癌症每年新发生的病例数为160万;我国心肌梗死年发病率为0.2‰—0.6‰;我国60岁以上人群帕金森病发病率为1.5%,70岁以上人群的发病率上升至2%以上情况说明,以组织器官的替代和修复为主要内容的组织器官工程技术具有巨大的社会需求
北京神经科学研究所副所长李晓光博士告诉记者,“组织工程化神经的临床应用及产业化研究”项目已于去年11月获准正式进入临床试验目前,课题组正在与合作积极制定临床试验方案
■数字863
要使组织工程产品为广大患者服务,这种具有活细胞的产品就要像普通材料一样包装、贮存、运输,方便受者选购,方便医生进行手术操作
正当孩子的面部神经再生父母左右为难之际,医生建议植入能够随着生长发育同步生长的组织工程骨结果显示,术后两周骨仍然膨胀;术后两年,骨髓腔再通,膨胀消失,达到了完全的骨重塑,说明组织工程骨植入后能与儿童的骨生长发育同步现在小孩已11岁,能与正常儿童一样参加各种活动
修复脊髓损伤成为世界难题
为此,课题组借助组织工程学方法,把神经营养因子放入导管,发挥医用材料支架、神经营养因子和自体细胞的群体效应,改善脊髓损伤局部的微环境,充分调动机体内在的再生能力和调节作用,诱导神经细胞的轴突生长、成熟并与靶组织重新建立突触联系
“组织工程骨和肌腱是模拟正常骨和肌腱的结构,在生物材料上种上细胞,经过一段时间的培养,再种到体内”干细胞与组织工程研周围神经病变究室主任杨志明告诉记者,它们的最大特点是愈合性好,与生长发育同步,能永久代替自体组织
李晓光坦言,脊髓损伤所致的截瘫是一种严重的伤残,虽然前期做了大量的研究工作,但由于脊髓损伤和再生相关的基础研究非常薄弱,在进入临床试验之前,仍然有大量极其复杂的问题需要解决例如,对急性脊髓损伤的程度和范围的鉴别;对于陈旧性脊髓损伤在移植治疗前,要准确鉴别并切出瘢痕,并最大限度地保护正常的脊髓组织等等,课题组正与临床试验基地积极解决这一系列问题
白癜风怎么治疗最好有什么药可以治白癜风