9月18日 《人体零件制造》 王远亮
9月18日 《人体零件制造》 王远亮
主讲人简介
王远亮 ，男 ，1984年毕业于成都科技大学，获硕士学位；1996年于重庆大学获博士学位；1999年于德国Aachen Technique University访问研究。现任重庆大学教授，博士生导师。重庆大学生物工程学院副院长，中国生物材料委员会委员，中国生物复合材料学会理事，重庆高分子材料学会理事长，重庆生物材料及人工器官委员会主任。长期从事生物材料及组织工程、生物医学工程领域的生物材料与组织工程方面的研究。
内容简介
人体健康是每一个人都关心的事情。真正的人体健康是涉及社会、心理、机体功能的一种正常状态，否则就会生病。有些天灾人祸及不可逆转的恶性机体损伤或损失，就会造成人体“零件”的丢失。丢失的人体部件可否像机械零件那样更换？答案是肯定的。科学界特别是生物医学工程学家，医学家等科学家努力的目标。这有赖于生物学、生物材料学、医学、生物工程学等学科的进步。中国是世界上的人口大国，我们在这样的健康问题上特别是关于健康的前沿领域方面应该有足够的发言权。王远亮将为您介绍人体零件制造这个富有挑战性的学科前沿问题的解决思路与方法。本讲座分为以下几个部分：1. 什么是人体“零件”制造1） 组织工程的概念2） 组织工程的起因与发展3） 组织工程的研究现状1998年，美国：投入组织工程研究 35 亿USD，年增长率22.5%，卷入科学家2500人，公司40多个，预计获利800亿USD.欧盟：Biomat计划也相继投入组织工程材料研究。
2. 组织工程的研究对象与方法1） 组织工程的研究对象2） 种子细胞（自体细胞，自体间质细胞，干细胞，不死细胞等）
细胞种子来源：异体细胞；自体细胞；原位组织细胞；原位基质细胞；原位基质干细胞；骨髓基质干细胞；胚胎干细胞；克隆胚细胞。
3） 支架材料：天然材料；合成材料。
支架成型技术：制孔法；3D Printing ；Fused Positing；Rapid Prototyping. 4） 三维培养及培养系统5） 应力生长关系6） 生长因子7） 在体移植8） 体内的重建3. 人体组织的制造；人体器官的制造。
a 体内形成：体内移植；体内生长。
b 体外形成c 制造技术与方法1.假体 2.异种移植3.克隆 4.组织工程《人体零件制造》 （全文）
同学们好，今天很幸运跟大家一起来讨论一个相关于人类健康的问题。那我们现在首先要考虑一个问题，我们最怕听到三种声音，你们说是哪三种。大概一下子想不起来，我想第一种是属于我们所见到的一种，“哎呀”老了，什么意思呢？就是这个人到了一定年龄以后，这一个生理的器官逐渐衰老，这个衰老的器官该怎么办呢？换掉。我们现在人类已经进入很大程度上的老龄化阶段，美国2010年，大于50岁以上的就超过了32％。我们国家也有一个统计，在2010年，大约60岁以上的超过24％。你可以算一算，我们人口基数是13亿，这样算下来，是多大的一个数啊。第二个声音呢，最怕听到的是“砰”，哎呀，糟了。车子给撞上了。战场上也是“砰”一枪打过去，不是打断了人的腿就是穿过人的胸。那么这些组织损伤创伤，目前已经逐年上升，从我们国家的统计数字上看，已经达到了临床住院数目的第二位。第三个声音就是你们可能经常听到的声音“咔嚓”，什么意思呢？人生病了到医院去了，组织器官坏了，医生拿一个剪刀就给你剪掉了，手术化疗。
我们面临这么多的，这个数据是很大的。可以说心血管疾病。今天我早上就碰到一个院士谈这个问题，1.5个亿啊，那可不是个小数目，仅仅只是心血管。一个数目就可以达到这么大。我们可以想像一下，这些坏掉的器官，我们说换掉，怎么换，拿什么去换？这就是我们今天讨论的论题，我们叫做《人体零件制造》，人体零件制造目前比较流行的办法有四种，第一种假体。你比如说腿掉了，给你装一个假体上去，腿就好了，对吧。所以这一个是属于，这个叫性能替代。另外一种呢，光这样性能替代，达不到一个功能的需求。这个不是我们的目标，我们的生活质量在逐渐提高。我们需要生活质量，那该怎么办呢？就想了其他的三种办法。我们可不可以把动物的器官和组织搬到人身上来呢？可以的。那么我们还可不可以用现在最流行的一种技术。克隆行不行。第三个，我们想用组织工程的办法制造一些零件出来，行不行。我们下面可能重点呢，就谈这后三个问题。最重要的呢，我们把重点可能要放在组织工程上面。
第一个问题呢，就已经达到了现在的替代医学。构成了一个非常强劲的趋势，制造了零件需要替代。所以就有很多替代的方式。异种移植是其中的一种，异种移植的这种方式。从17世纪就开始了，记得1682年苏联的一个大贵族生病了，他就是一个车祸造成的。把这个颅盖骨给揭掉了，一个医生给他想了一个办法，把狗的颅盖骨装到他的脑壳上去了。很好，据说手术是很成功的。可惜的是教会不允许，劝这个贵族赶快把那一块东西拿下来，最终丢掉了贵族的生命。从这以后，人们开始了很多的探索，应用了蛙皮，狒狒的心脏，猴子的心脏，猴子的肝脏，青蛙的这个腿的肌肉，很多的这种移植方式。这种移植方式给我们带来了一个很难逾越的一个障碍，那导致了一种叫做排斥效应。所以这种排斥效应目前来讲，还没有很好的办法去解决它。我们国家曾经立了很大的一个项目，我跟那个首席科学家讨论过多次，他就是准备现在进展到猪跟人相近的关系，最亲密。能不能把猪的脏器组织搬到人身上来用，那么还是没有找到合乎这种排斥反应的这种有效手段之前。它还是不能够行。
第二种办法，就是我们所讲的克隆。“克隆”这个词大概是多利绵羊问世以后，全世界都是轰动和震惊的一个事情。但是我们要知道，克隆并不是一个神秘的事情，什么叫“克隆”呢，“克隆”就是一个功能单元的再现。多利绵羊是怎么做的呢？拿一个绵羊A，它的乳腺细胞，把它细胞核抽出来，再找一个绵羊B，把那个B的这个卵子细胞核给它抽掉，然后把绵羊A的这个核细胞注入到这一个绵羊的卵细胞里边，然后构成一个信息载体，全息克隆。这个信息载体在转入到绵阳C的身上，让它妊娠发育。“克隆”就成了一个最时髦的名词了。我们讲了，它只是一个功能单元的再现。所以我们可以从分子水平着手，所以叫“基因克隆”。我们可以从细胞水平着手，原来叫核移植，现在叫全息克隆。但是我们也可以从组织和器官的这个角度去看它，我们制造一个胚细胞出来，然后按生物学发育的方式，有效地发育成为一个我们需要的组织出来。目前来讲，科学已经进入到可以制造55种零件。可以制造，是否进入临床，还有待于相关的重复和有些伦理学的讨论。
另外一个，“克隆”是一个全个体的“克隆”。那么这个就更早一点，记得有一个做青蛙的，克隆出来以后，小蝌蚪，长得很好。可是长是长了，你们知道青蛙是要掉尾巴的，对吧。等着那个尾巴一掉了以后呢，它克隆的这个青蛙，最后也就死掉了。可惜啊，那时候没有把握到现在这种技术，所以现代的技术已经进展到，克隆一个个体是没有问题的。很多国家已经把这个人体的胚做好了，放在那儿了，他就可以把一个人造出来了。那么造人是不是一种道德的行为需要讨论。但是有一点，发展到至今，出现一个治疗性克隆。就是说，我只管组织和器官这一部分，我不做整个个体。那么在我们医学来说，肯定是一大幸事。这是相关克隆的一种进步。克隆进步和异种移植。比异种移植的进步就大多了。因为克隆它可以是自体的细胞克隆，避免了一种异种排斥效应。那么这种方式，还需要很多的技术关键。因为只能够造一些相关的零件和技术，让一个肝细胞分化成为自身的组织，还有一定的难度。还是有待时日。目前有一个最热门的科学它叫组织工程。组织工程按道理讲，它是一个从20世纪50年代，上个世纪20世纪50年代就已经开始的事情。那个时候人们做的是简单替代方式。现在到了1977年，美国把两大派的科学家召集在一起，开了一个会。一派的科学家，是做这个叫残疾人救助计划，那也就是原来做假体的那部分，或者说它是做整体器官的那部分。另一部分人，就是搞生物技术的这一帮人。他是做基因分子水平上操作的人，这两家人坐在一起了，一想啊，对呀。我们中间还有一条路没走出来啊。从分子怎么能够构成一个组织呢。怎么能够构成一个器官呢，如果我们能够做得成，是不是就可以直接往人身上用呢，那么这一个该做的事情，我们应该给它取一个什么名字呢？当时就命名为“组织工程”，所谓“组织工程”，就是利用生命科学和工程科学的原理和方法，在我们了解了人体的生理和病理的机制之后，再有目的地去制造一些我们所需要的人体部件。这个人体部件就需要三大组成部分，第一个组成部分就是组织细胞。第二个组成部分就是三维支架。第三个组成部分就是一个培养系统。
我们现在先看第一个组成部分，就是组织细胞问题。因为我们人体的进化发展到今天，最大程度上的这一个异种移植和超急性排斥反应。最鲜明的特点就是由于它细胞的一些表达的蛋白质分子，如果我们能够找到一种细胞。它跟我们人体能够完全相融，那么在我们人体身上。它就不会造成那种超急性排斥反应，或者是免疫排斥反应，这个细胞来源多不多呢？现在的答案就有五六个。第一个就是你自己的细胞，那个人生病了，我可以从里边取出一个细胞来，让它再扩张，这个细胞就够用了。但是你要知道，我们人体的细胞一旦分化到一个中间状态以后，它的活力是非常有限的，所以这一个是我们目前在探讨过程当中的一个问题，就是人体自身取得的这种细胞。它的活力可否再借用“克隆”。那种细胞让它激活，再回到它的原始状态，重新进行一次胚胎发育的这种过程。
第二种就是干细胞，我可以从你缺损的那个机制当中，取一个干细胞出来，或者取多少个干细胞出来。这个干细胞，什么叫干细胞，sted cells，“树干”，干（gàn）不念干（gān），就是干细胞。干细胞的最大特点，它是多功能的，全息性的。只要在适当的条件下，它就可以有的分化，成为你的定向组织，这是目前极度要热烈研究的一个热点问题。这个有两种干细胞，第一种叫机制干细胞，就是你原位组织部位取出来的干细胞。另外一种干细胞，更全的话呢，它是一种组织胚胎中骨髓里面分离出来的，那么这种是自身的。因此它不会产生这种排异反应。但是，有道定向分化是目前这一个组织细胞当中，极度要解决的一个难题，它的培养，曾经有过这么一个实验。
美国的MIT的昂纳斯做这个皮肤，做了三十多年。但是，他做的仅仅还是一个支架的皮肤，他没有一个活性。他最后跟那个NASA合作，NASA是美国航空航天局的，他两个合作起来，构造了一个非常复杂的培养系统当中的那个培养液。这个培养液从谁想到的呢？想到一个我们当初，每个人都生活过的那个环节，羊水这样一个状态，把羊水拿出来，再把这个表皮上面的表皮细胞，那个角质细胞装在一个支架材料上面，最后逐步分化，长成五层。你们现在才知道，我们的表皮看上去很简单，它除了真皮层，外表背，五层。真正细划分的话要长出来。它要在这样一个非常苛刻的条件下面，才能够长成一个跟人体皮肤非常接近。所以这个产品在美国，1990年FDA批准上市。但是目前正进行二期临床，它不能够先直接拿到临床上去。其主要原因，它还要经过很多很多的验证，因此，这个产品目前在美国上市以后，主要是拿来做一些，你比如说，化妆品检验，毒性检验，刺激性检验。这些跟人体都是非常相关的。原来要做，先要找一只动物来汤一汤，杀一杀。然后再找那些东西再进行。就避免了这样一个屠杀动物的行为，这是一种。这种行为，就是说构成这种机制细胞定向分化和培养。需要很艰难的工作，这是两种的干细胞了。
第三种，胚胎干细胞。胚胎干细胞是组成一个胚，这个跟原来的，前面讲过的那个“克隆”有些类似，它组成了一个这个胚细胞可以发育成为一个生命的个体。也可以有道定向分化为一种组织，或者是一种器官。那么这是已经是第五种细胞了。
第六种细胞呢，就称之为不死细胞，永生细胞。永远存在的一种细胞。我们就要制造一个细胞株出来，这个细胞株就像我们现在所使用的那个老鼠一样，它可以成批成批地生产。同时呢可以永远地用下去。表征，那个细胞的特征，它不会随着你的环境变化而变化，构成这样一个细胞株。那么我们做老鼠的时候很艰难，培养一个。这种基因不突变，不随环境而改变的这种老鼠。要遗传20代以上，我们现在如果说猪跟我们更接近，我们要做成这种猪出来的话，那么也要做20代以上，我们国家现在最高的，云南的小耳猪已经做到了16代，它这个16代还是从云南的西双版纳的一个非常非常偏远的一个地区，一个老科学家，他到那个地方去，忽然发现了这个村子非常地封闭，跟外界几乎没有什么交流。那么这个地方的动物。它那个杂交行为，它就是那个圈子里面，不会受到很多外源基因的干扰，他就把那个猪从那儿背回来了，哎一养16代啊，那就是16年的酸甜苦辣。有时候不一定成功呢，它这个猪被克隆以后，这个培养过程，有时候杂交的过程，一个猪可以变得很小，所以变成云南小耳猪。有时候可以长得很大，大得不得了。它有杂交优势，那么我们现在在细胞这个水平上，做出来的这种优势，就达到这种水平，可以不随环境而变化。那么它出来就是你那个位置，它发育生长就是你那个地方的组织，所以说，你长皮肤它就是皮肤这个细胞，如果长肝就是肝细胞，如果是长的骨头，就是骨细胞。所以那种不死细胞是我们组织工程当中，细胞来源的一个梦想，人们正在做，这是关于细胞来源。这个细胞来源还有很多艰苦的工作需要做。
第二个问题是关于三维支架，我们知道我们人体组织不会是一个平面，一片纸那么样的一个光面纸，它是个三维的。因此这个三维就有三维结构，三维结构同时要选一种材料，还要制成这种三维结构。你想，要适合人体自身生物相应性的需求。它该怎么去制，目前已经达到了这样一种难题，摆在我们的面前了。首先是要选细胞这个成活的材料，这种材料很多，我们可以从天然当中来。你比如说，现在那个甲壳素就是那个里面提取出来的，那种软的多糖我们国家可能翻译成几丁质，有人翻译成可聚糖。不管怎么说它都是一种多聚糖。把那个拿来你也可以做一种材料，有的从动物的皮里面提取出胶源来。我们也可以做成这种材料，还可以从天然的更多物质当中提取更加有用的材料，这是一种叫天然材料。另外一种，我要做支架之前呢。天然材料最大的优势，它是自然界自身就存在的，所以生物纤维性比较好。但是，如果我们直接拿来使用，它的强度是不够的。另外一个缺点，它的这个来源随着外界环境的变化，而得到了实际效果，不一定是统一的，人们想去把握它，就有一定的难度。所以第二条，采用合成的办法，做成一种材料。这种合成的材料跟天然材料最大的不同，是因为我们做组织工程，需要的这种材料是在人体内要一步一步地降解，最后它要代谢成为二氧化碳和水，换一句话说，它最终是在体内绝不残存的。只有细胞分泌的这个细胞外基质。长成你自己的那个组织。你放进去的那个材料，它是以后不存在的。所以要求很高，所以这个里面呢，有天然材料可以利用，有合成材料可以利用。我们可能有一些是学材料的，这方面可以发挥你们的长处。
支架当中的最难的一个问题，就是我们这种三维构造的模式，你怎么样去把它加工出来，而且能够放到你那个体内，跟你人体能够自身很好地相容，构成了我们现在三维立体加工的一个难题。这个难题目前应该来说，还没有一个完整的技术能够很好地达到要求，流行的办法就是像打印机那个样子一层一层地打，我设计一个模式，就像打印机一层一层地往上叠，这是一种模式。第二种模式，把你这个材料拿来，跟你熔熔以后，用一个喷枪嘴给你打出来，一层一层往上叠，叠成你需要的那个形状。另外一种就是快速地原位造型的一种快速加工方式，因为原位机件制造。那个快速原位成型的机件制造已经是很成熟的办法。但是要把它搬过来在人体上用，难度就大了。为什么？我们要首先获得一个立体信息，获得立体信息有两种办法，我们到医院去过，首先给你拍一个X照，X照是什么，骨头，看看骨头的形状，把那个形状拿过来，它可以给你加工成跟骨头一模一样的东西，这个国外也能做到，我们国内也能做到。就是四军医大它就做过这个，上海他们也做过，曾经加工出来这个头盖骨。他们说可以用榔头去敲，像和尚敲木鱼一样，那很不错了。但是最大的一个问题，它放到体内去以后可以长成组织，但是跟你自己原来的那种功能，那个组织是有比较大的差异的。那么我们就需要克服很多的难题，想办法造出来那个组织，跟我原来那个组织至少它是比较接近的。那么这个换上去，你的功能又恢复了，那么这种习惯就比较好了。所以这个原位制造是目前比较突出的一个，比较有优势的一种办法。可以说，原位制造激光烧接成一个我这个材料，它可以做成粉末的。我这个模型已经做成了以后。把这个粉末铺上去，结点连起来了，它就成了一个片。一个面一个面地往上叠加，最后就叠加成了你一个骨头了。那么最后这个骨头，就可以把细胞一培养，就装在你那个人体上去了，大体这个路是这样走的。所以这个三维支架的加工过程是需要目前这么做。
第三个问题，就是组织工程当中目前最难解决的一个问题，什么难处？我们刚才说了，皮肤的那个角质细胞培养，需要在羊水那么一个条件下，它才长出了个表皮来。你要知道我们的各种组织之间的那种体液行为，是目前我们还没有完全把握清楚的一个事情。你比如说，我们这个年纪大了，骨关节就不行了，损伤了。但是如果我们要用个软骨细胞去长这个骨关节的话，那个你需要一种，它是一种在滑液的状态下面，润滑的一种滑液状态下面去生长，成型。那么这个滑液是不行的。所以就涉及到一个很大的问题，我们现在需要的细胞去扩充，去放大。去把它培养成我们需要的组织，那你该在什么条件下去做。这是第一。第二，在什么环境下面去做。这就需要我们构造一个组织反应器，这个组织反应器？还要需要考虑的另外两大因素。第一大因素，我们这个人怎么动，对吧。那么我们培养这个组织的时候，你要给它一个力，另外我们这个人生活在一个信息的社会时代，我们不管它什么信息了，现在叫信息时代。那么我们受到很多很多的物理环境的影响，电的刺激，是一个最重要的因素，曾经有一个科学家做过一个实验。如果是仅仅拿这个细胞给一个力在加载，它有一定的效果。仅仅是给一个电的刺激，它又有一定的效果。如果同时将锂和电放在一起，它的效果最强。这一个已经发展成为，我们现代医学上的一种治疗方式。不知道大家听到过报道没有。我们第四军医大学，如果这个人看到这个两个腿它不一样高的时候。那怎么办？有人说把它拉长一截，你告诉我怎么拉法呢。哎，现在就有这种拉法了，先把这个骨头给它锯一截，留那么1毫米左右，给它一个电和锂的刺激，它就慢慢地把你那个1毫米左右的那个空间就给长起来了。如果你这个还不够，再锯一次，再增加一截，增加到你一样高了。那你就不是一歪一歪的了，对不对。就是已经成为一个非常好的现代的一种医疗方式，这种方式对我们来讲，是一种非常大的荣幸。对吧！另外这种装置你要考虑怎样去给它加载才最好，我们曾经做过这个狗的椎板骨实验。这个椎板骨就是你背后那个脊骨啊，那个脊骨，如果你看过一个电视，那你可能就有印象了，一个非常漂亮的女孩，从二楼上摔下来了，她就瘫痪了。什么病？脊椎破损了。而且这个破损把她那个神经给压迫了，这个压迫了她就瘫了。后来她是用一个办法去训练她，让她恢复了。我想她不太可能，现代科学光通过那个睡眠还不太容易做到，而事实上是现在要把那个椎板骨给长起来，这个椎板骨一旦破损，它那个里面还有一层硬基膜。那个膜就是硬的，是脆的。所以它一旦硬脆，你就不敢再去碰它了，你再一碰它就碎了。这个碎了以后，那个脂肪就跑到你那个脊髓腔里去了，那你就永远地完蛋了。所以要把那个椎板骨给长好。那么她所受到的锂量和电的刺激环境，跟一般的状况下，其他的组织环境是不一样的。所以生物反应器将是一个非常大的难题，根据你不同的组织和不同的需求，不同的培养液系统和不同的加载和刺激要求，实际构成一个完整的体系。当然这是一个我们完完全全可以从立体培养组织出来的，所以这种的制造的这种环节系统，是一个最高要求。那要求是我们完整地从体外培养成为一个完整的组织器官，再装到你这个人体里面去。对吧！这是一个最高目标，但目前还做不到。但是目前有一条非常好的捷径可以做，我们把那个三位维支架做出来了，把你的组织细胞拿来了，接种在这个三位维支架上，放在这个反应器里。只要把细胞培养扩大增长到一定的数目，你比如说，10的6次方，每个平方厘米10的6次方个细胞，它就可以装到一个体内去了。然后在体内再去生长，这个材料一边降解，这个细胞在里面就成活，就分泌一些东西，就构成那个组织。那么这是一条比较捷径的路，但是这种不是组织工程最重要的目标。
所以总括起来，目前我们所讲到的现在这样的几种形式，不管你是异种移植，克隆和组织工程，都有很大的优势，都有很大的市场。但是，都面临着以前还没有解决的问题，诸如前面所讲，异种移植需要解决一个超急性排斥反应。现在的科学家们认为，超急性排斥反应完全可以借助于现代的基因这个重组技术，或者是基因克隆技术把它转化出来，转化出来以后，还基于另外一个希望。把这一个结合，那个克隆技术组成一个跟人体并不排异的这种动物出来，你比如咱做个猪出来，然后把那个猪的心脏搬到人的心上去，就没有问题了。所以这个是最大的努力目标之一，纯粹的克隆还有一段路要走，就是说它有道分化这种难题，还面临着需要我们去克服。组织工程所面临的选择种子细胞，三维支架的加工和生物反应器，或者组织器官的生成器还遇到了一定的难处。但是这个不要紧，总会在科学家们的努力下，或者说，将来有一天在我们大家的努力下，它就要变成了一个现实，我们制造人体器官，零件。这样一个商店，就可以到处都是。一旦有什么“哎”“砰”“咔嚓”都不要紧了。那时候我们不再探险，我们的生命将会充满阳光，我想主要的内容，我就讲到这样一个地方，剩下的一些时间，相关的。你们是否有哪些感兴趣的问题。谢谢，你请。
问：如果可以用那个组织工程进行定向培植，但我们知道那个一般的组织器官都是跟血管跟神经连在一起。那这时候你定向培植出来，它不可能把那个血管跟神经也一起培植出来嘛，一起培植出来那么你把原来那个器官给割了，然后把这个再装进去的话，那怎样解决那个血管跟神经的问题呢？
答：这是一个我们要继续深入讨论的一个话题，问得比较深了。就是说，你把那个地方给拿掉了，然后你换了这个东西进去，血管怎么长，神经怎么长？那我先不讨论血管跟神经连在一起的事。有时候，血管跟神经它不一定连在一起，两个问题，那么这一个我们国家，有一个973的首席科学家，在美国做了一个工作。他就是让这个组织和细胞培养的过程当中，同时长入血管。办法呢有两个，第一个办法可以把人体的这个，噢，不是人体，他是做的动物实验。把动物的这个血管接上去。它可以不停地把这个内部细胞输进去，长血管就靠这个内壁细胞去往里边延伸，因为这个材料是有孔洞的。刚才我们说了，要构成一个三维的支架，它就需要把这个细胞给送进去，它就在里面长成它的血管。自然可以长成。另外一个呢，可以造一个血管模式，把血管的细胞送进去，然后这时候，在里面就可以长成一个细胞。当然还有另外一种模式，我们在长这个组织器官的时候，可以采用多种细胞的复合培养。你比如说，我有神经细胞。也可以把这个血管的内皮细胞和长血管的平滑肌细胞，同时放在一个体系里面去。它细胞跟细胞之间相互作用，它就长了长神经，长了长血管，长了长组织。那是一个最难的一个题目，肯定已经在开始做。目前我们还是单个单个地做。你比如做肌肉，日本人做得比较好，你比如做神经，现在我们国家可以把这么长的神经到位给长出来。你要说长血管，大了还可以，现在6毫米以下的是难题。当然日本人造肌肉的时候，并不是为了做这个组织，这还是一个插叙。他做这个肌肉的时候，是为了做坐垫，做汽车的坐垫。因为这个开车的时候，汽车司机很容易疲劳，那么就想这个怎么能够，让这个司机他不疲劳，那一定要让他坐得舒适才行啊，怎么样才算最舒适呢？你想一想，什么坐垫坐了最舒适。我们记得我们小时候哇哇哭的时候，妈妈把你抱过去，坐在她的大腿上，你保准不哭了，那是为什么，肌肉跟人体最舒适的一种状态，它从那个目的出发，现在也转换成这个了。谢谢，清楚了没有。还有没有另外的问题，好，谢谢。
问：刚才你讲了一个关于干细胞的问题，据我所知，干细胞在成年人体中是比较难找到的，有没有可能从成熟的细胞之中，直接把成熟细胞直接培养成组织。
答：我想这个从两个角度回答这个问题：第一个，在人体里面是很容易找到干细胞的，这是一个概念。就是说成体的基质，每一种个体的组织它有很多界限，或者是它的这个角落上，都存在干细胞，这个我们称之为基质干细胞。这个基质干细胞，你如果能够找到一个，它就可以很迅速地扩张，到数百个，数千个，数亿个。另外从骨髓里面很容易分离出来干细胞，这叫骨髓基质干细胞。所以它那里面也可以想办法变成你需要的这个组织。那么就需要定向有道方法。第三个，就是你的第二个问题了，我想两个方面，就是一个干细胞存在。第二个，就是说用一个成熟的细胞能否让它再发育成为我们需要的这个组织，就是让它再来一个。这个刚好就是我们刚才讲多利克隆的一种绝妙办法。它实际上找的这个绵羊A，就是一个成熟的个体，找的绵羊B的也是一个成熟的个体。但是它用这个乳腺细胞是个成熟的，把核出来以后，转到另外一个抽空的壳一个细胞里面去。最关键的一个问题，我们不知道你们看过这个报道没有，就是做这个实验的时候，想了一个最绝妙的办法，让这个细胞吃不饱，把它饿一顿，就是我们现在饥饿疗法的一种，最好的一种基础理论，它可以把这个细胞原来是中和状态的，通过这个营养调配可以把它倒回到一个我们认为的这个，细胞周期中的原始起点，最后构成一个重新发育的状态。这个技术目前在克隆里面是已经做得到的，所以你这个问题，我从两个角度来看。它都是可行的。希望你将来有兴趣去做一做。谢谢。
我想把我最后一个问题讲了以后，大家再来讨论一下，就是我们组织工程目前的进展状况，组织工程在美国花了很大的气力。这是美国的一个绝妙的举动，它是要在现代的高科技技术当中取得垄断地位，目前投资就政府资金来看，已经投入了35亿美金，它的初步预算，美国人从组织工程当中，至少能够获得80个billion（亿）的利益，什么意思？800亿，是不是。那个效率，就是美国了。所以美国现在有30多个公司，转入了这场研究。刚才我说35亿当中，还不包括这个公司的这种行为。美国人曾经从美国，不是美国，从英国干了一个惊天动地的事情。为了干这个移植和组织工程，从英国买了完完整整的一个研究所，连人带马统统搬到了美国的彼兹堡，构成了一个联合中心。从此，那一个中心就不再对外公布它的任何科研成果。老老实实，扎扎实实地一天一夜加紧加班地在干这个差事。所以可想这个里面竞争是很强烈的，美国进展的最具竞争的是一个MIT，就是麻省理工学院和哈佛医学院，联合构建的一个组织工程研究中心。就是专门做生物三维支架槽的，这些都是它里面的非常得力的强将，他们现在主要集中在两个东西，一个是心脏，另一个是肝。除了这个地方以外，还有一个比较强劲的对手美国。在GIT我们曾经说过的，它在美国的政府里面拿了3500万美元，就做心血管系统。这个也是重新组织了一帮人，除了政府里面拿到的资金以外，重新还有一个彼特，给他们注入了很大一笔资金。现在构成了有100多人的，在美国来讲，100多人的一个研究机构非常庞大了。它是一个萝卜一个坑，绝对不会让一个空下来。干的事情，它就是要做心脏，它现在做得比较成功，它在预计，预测，它可能在10年内把这个心脏给它做出来。这是美国的GIT，那么彼兹堡呢，刚才说了，它搬了整个一个研究所过去，它里面呢，还有很大一帮人结合起来，构成了一个区域性的研究。这样呢，在美国几乎涉及到所有的人体器官，部件。但是，美国目前遇到了比较大的一个障碍，分泌性的组织器官遇到很大障碍。去年是上升了，结构性的组织工程上升了80％，但是分泌性的下降了30％。
原因是什么？他们最有希望的已经投入了两个多亿的，做这个人工胰脏。这个想起来比较简单，把这个胰岛细胞培养出来，用一个胞胚构成一个胰岛，把这个胰岛植入到人体里面去。这个胰岛细胞就是专门分泌的一种酶，可以降解体内的这种糖，血糖。就是专门对付那个糖尿病的。前面做得都是一路欢喜一路凯歌，文章是成篇累牍地发表。2001年到了他们的第二临床，突然遇到了一个障碍，它在人体里面通不过，所以那个分泌性一下子就降了30％，那么这个结构性的组织工程上升了80％，这是一个趋向。我们国内的这个组织工程的趋向，当然不用说了，973以首席科学家曹颖为首，上海九江。然后积聚了国内的一大帮科的学家，有的做材料，有的做细胞，有的做这个身上长第三个耳朵，是带血管的耳朵，不是1990年美国的这个鼻子和耳朵，没有血管，只是一个摆设。而他那个是有血管的耳朵，长出来了。去年（2001年）报道的是刚才说的，咚咚咚可以敲骨头的那个颅盖骨。昨天还有一个比较大的进展，国内的。前两天我碰到一个人，他叫许文强，他那一套克隆技术，可以做55 个人体部件，这个人体部件，这个左手和右手，这是两个部件。所以这样算下来呢，那个人是有手心的，两个手不一样，因为克隆出来、发育出来。你说是个左手不能搬到右手上去用，所以是一个一个，它不一样。还可以做55种，所以我们国内在这方面也是花了很大气力的，因为我们的人口在世界上，人口占的比重很大。如果我们世界贸易组织进来了，这些钱都让美国人控制我们。然后我们的生存自然就是一个问题，所以面前各位在座的，肩负有重要的历史使命。希望你们有机会，在组织工程里面占上一席之地。谢谢。
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主讲人简介
王远亮 ，男 ，1984年毕业于成都科技大学，获硕士学位；1996年于重庆大学获博士学位；1999年于德国Aachen Technique University访问研究。现任重庆大学教授，博士生导师。重庆大学生物工程学院副院长，中国生物材料委员会委员，中国生物复合材料学会理事，重庆高分子材料学会理事长，重庆生物材料及人工器官委员会主任。长期从事生物材料及组织工程、生物医学工程领域的生物材料与组织工程方面的研究。
内容简介
人体健康是每一个人都关心的事情。真正的人体健康是涉及社会、心理、机体功能的一种正常状态，否则就会生病。有些天灾人祸及不可逆转的恶性机体损伤或损失，就会造成人体“零件”的丢失。丢失的人体部件可否像机械零件那样更换？答案是肯定的。科学界特别是生物医学工程学家，医学家等科学家努力的目标。这有赖于生物学、生物材料学、医学、生物工程学等学科的进步。中国是世界上的人口大国，我们在这样的健康问题上特别是关于健康的前沿领域方面应该有足够的发言权。王远亮将为您介绍人体零件制造这个富有挑战性的学科前沿问题的解决思路与方法。本讲座分为以下几个部分：1. 什么是人体“零件”制造1） 组织工程的概念2） 组织工程的起因与发展3） 组织工程的研究现状1998年，美国：投入组织工程研究 35 亿USD，年增长率22.5%，卷入科学家2500人，公司40多个，预计获利800亿USD.欧盟：Biomat计划也相继投入组织工程材料研究。
2. 组织工程的研究对象与方法1） 组织工程的研究对象2） 种子细胞（自体细胞，自体间质细胞，干细胞，不死细胞等）
细胞种子来源：异体细胞；自体细胞；原位组织细胞；原位基质细胞；原位基质干细胞；骨髓基质干细胞；胚胎干细胞；克隆胚细胞。
3） 支架材料：天然材料；合成材料。
支架成型技术：制孔法；3D Printing ；Fused Positing；Rapid Prototyping. 4） 三维培养及培养系统5） 应力生长关系6） 生长因子7） 在体移植8） 体内的重建3. 人体组织的制造；人体器官的制造。
a 体内形成：体内移植；体内生长。
b 体外形成c 制造技术与方法1.假体 2.异种移植3.克隆 4.组织工程《人体零件制造》 （全文）
同学们好，今天很幸运跟大家一起来讨论一个相关于人类健康的问题。那我们现在首先要考虑一个问题，我们最怕听到三种声音，你们说是哪三种。大概一下子想不起来，我想第一种是属于我们所见到的一种，“哎呀”老了，什么意思呢？就是这个人到了一定年龄以后，这一个生理的器官逐渐衰老，这个衰老的器官该怎么办呢？换掉。我们现在人类已经进入很大程度上的老龄化阶段，美国2010年，大于50岁以上的就超过了32％。我们国家也有一个统计，在2010年，大约60岁以上的超过24％。你可以算一算，我们人口基数是13亿，这样算下来，是多大的一个数啊。第二个声音呢，最怕听到的是“砰”，哎呀，糟了。车子给撞上了。战场上也是“砰”一枪打过去，不是打断了人的腿就是穿过人的胸。那么这些组织损伤创伤，目前已经逐年上升，从我们国家的统计数字上看，已经达到了临床住院数目的第二位。第三个声音就是你们可能经常听到的声音“咔嚓”，什么意思呢？人生病了到医院去了，组织器官坏了，医生拿一个剪刀就给你剪掉了，手术化疗。
我们面临这么多的，这个数据是很大的。可以说心血管疾病。今天我早上就碰到一个院士谈这个问题，1.5个亿啊，那可不是个小数目，仅仅只是心血管。一个数目就可以达到这么大。我们可以想像一下，这些坏掉的器官，我们说换掉，怎么换，拿什么去换？这就是我们今天讨论的论题，我们叫做《人体零件制造》，人体零件制造目前比较流行的办法有四种，第一种假体。你比如说腿掉了，给你装一个假体上去，腿就好了，对吧。所以这一个是属于，这个叫性能替代。另外一种呢，光这样性能替代，达不到一个功能的需求。这个不是我们的目标，我们的生活质量在逐渐提高。我们需要生活质量，那该怎么办呢？就想了其他的三种办法。我们可不可以把动物的器官和组织搬到人身上来呢？可以的。那么我们还可不可以用现在最流行的一种技术。克隆行不行。第三个，我们想用组织工程的办法制造一些零件出来，行不行。我们下面可能重点呢，就谈这后三个问题。最重要的呢，我们把重点可能要放在组织工程上面。
第一个问题呢，就已经达到了现在的替代医学。构成了一个非常强劲的趋势，制造了零件需要替代。所以就有很多替代的方式。异种移植是其中的一种，异种移植的这种方式。从17世纪就开始了，记得1682年苏联的一个大贵族生病了，他就是一个车祸造成的。把这个颅盖骨给揭掉了，一个医生给他想了一个办法，把狗的颅盖骨装到他的脑壳上去了。很好，据说手术是很成功的。可惜的是教会不允许，劝这个贵族赶快把那一块东西拿下来，最终丢掉了贵族的生命。从这以后，人们开始了很多的探索，应用了蛙皮，狒狒的心脏，猴子的心脏，猴子的肝脏，青蛙的这个腿的肌肉，很多的这种移植方式。这种移植方式给我们带来了一个很难逾越的一个障碍，那导致了一种叫做排斥效应。所以这种排斥效应目前来讲，还没有很好的办法去解决它。我们国家曾经立了很大的一个项目，我跟那个首席科学家讨论过多次，他就是准备现在进展到猪跟人相近的关系，最亲密。能不能把猪的脏器组织搬到人身上来用，那么还是没有找到合乎这种排斥反应的这种有效手段之前。它还是不能够行。
第二种办法，就是我们所讲的克隆。“克隆”这个词大概是多利绵羊问世以后，全世界都是轰动和震惊的一个事情。但是我们要知道，克隆并不是一个神秘的事情，什么叫“克隆”呢，“克隆”就是一个功能单元的再现。多利绵羊是怎么做的呢？拿一个绵羊A，它的乳腺细胞，把它细胞核抽出来，再找一个绵羊B，把那个B的这个卵子细胞核给它抽掉，然后把绵羊A的这个核细胞注入到这一个绵羊的卵细胞里边，然后构成一个信息载体，全息克隆。这个信息载体在转入到绵阳C的身上，让它妊娠发育。“克隆”就成了一个最时髦的名词了。我们讲了，它只是一个功能单元的再现。所以我们可以从分子水平着手，所以叫“基因克隆”。我们可以从细胞水平着手，原来叫核移植，现在叫全息克隆。但是我们也可以从组织和器官的这个角度去看它，我们制造一个胚细胞出来，然后按生物学发育的方式，有效地发育成为一个我们需要的组织出来。目前来讲，科学已经进入到可以制造55种零件。可以制造，是否进入临床，还有待于相关的重复和有些伦理学的讨论。
另外一个，“克隆”是一个全个体的“克隆”。那么这个就更早一点，记得有一个做青蛙的，克隆出来以后，小蝌蚪，长得很好。可是长是长了，你们知道青蛙是要掉尾巴的，对吧。等着那个尾巴一掉了以后呢，它克隆的这个青蛙，最后也就死掉了。可惜啊，那时候没有把握到现在这种技术，所以现代的技术已经进展到，克隆一个个体是没有问题的。很多国家已经把这个人体的胚做好了，放在那儿了，他就可以把一个人造出来了。那么造人是不是一种道德的行为需要讨论。但是有一点，发展到至今，出现一个治疗性克隆。就是说，我只管组织和器官这一部分，我不做整个个体。那么在我们医学来说，肯定是一大幸事。这是相关克隆的一种进步。克隆进步和异种移植。比异种移植的进步就大多了。因为克隆它可以是自体的细胞克隆，避免了一种异种排斥效应。那么这种方式，还需要很多的技术关键。因为只能够造一些相关的零件和技术，让一个肝细胞分化成为自身的组织，还有一定的难度。还是有待时日。目前有一个最热门的科学它叫组织工程。组织工程按道理讲，它是一个从20世纪50年代，上个世纪20世纪50年代就已经开始的事情。那个时候人们做的是简单替代方式。现在到了1977年，美国把两大派的科学家召集在一起，开了一个会。一派的科学家，是做这个叫残疾人救助计划，那也就是原来做假体的那部分，或者说它是做整体器官的那部分。另一部分人，就是搞生物技术的这一帮人。他是做基因分子水平上操作的人，这两家人坐在一起了，一想啊，对呀。我们中间还有一条路没走出来啊。从分子怎么能够构成一个组织呢。怎么能够构成一个器官呢，如果我们能够做得成，是不是就可以直接往人身上用呢，那么这一个该做的事情，我们应该给它取一个什么名字呢？当时就命名为“组织工程”，所谓“组织工程”，就是利用生命科学和工程科学的原理和方法，在我们了解了人体的生理和病理的机制之后，再有目的地去制造一些我们所需要的人体部件。这个人体部件就需要三大组成部分，第一个组成部分就是组织细胞。第二个组成部分就是三维支架。第三个组成部分就是一个培养系统。
我们现在先看第一个组成部分，就是组织细胞问题。因为我们人体的进化发展到今天，最大程度上的这一个异种移植和超急性排斥反应。最鲜明的特点就是由于它细胞的一些表达的蛋白质分子，如果我们能够找到一种细胞。它跟我们人体能够完全相融，那么在我们人体身上。它就不会造成那种超急性排斥反应，或者是免疫排斥反应，这个细胞来源多不多呢？现在的答案就有五六个。第一个就是你自己的细胞，那个人生病了，我可以从里边取出一个细胞来，让它再扩张，这个细胞就够用了。但是你要知道，我们人体的细胞一旦分化到一个中间状态以后，它的活力是非常有限的，所以这一个是我们目前在探讨过程当中的一个问题，就是人体自身取得的这种细胞。它的活力可否再借用“克隆”。那种细胞让它激活，再回到它的原始状态，重新进行一次胚胎发育的这种过程。
第二种就是干细胞，我可以从你缺损的那个机制当中，取一个干细胞出来，或者取多少个干细胞出来。这个干细胞，什么叫干细胞，sted cells，“树干”，干（gàn）不念干（gān），就是干细胞。干细胞的最大特点，它是多功能的，全息性的。只要在适当的条件下，它就可以有的分化，成为你的定向组织，这是目前极度要热烈研究的一个热点问题。这个有两种干细胞，第一种叫机制干细胞，就是你原位组织部位取出来的干细胞。另外一种干细胞，更全的话呢，它是一种组织胚胎中骨髓里面分离出来的，那么这种是自身的。因此它不会产生这种排异反应。但是，有道定向分化是目前这一个组织细胞当中，极度要解决的一个难题，它的培养，曾经有过这么一个实验。
美国的MIT的昂纳斯做这个皮肤，做了三十多年。但是，他做的仅仅还是一个支架的皮肤，他没有一个活性。他最后跟那个NASA合作，NASA是美国航空航天局的，他两个合作起来，构造了一个非常复杂的培养系统当中的那个培养液。这个培养液从谁想到的呢？想到一个我们当初，每个人都生活过的那个环节，羊水这样一个状态，把羊水拿出来，再把这个表皮上面的表皮细胞，那个角质细胞装在一个支架材料上面，最后逐步分化，长成五层。你们现在才知道，我们的表皮看上去很简单，它除了真皮层，外表背，五层。真正细划分的话要长出来。它要在这样一个非常苛刻的条件下面，才能够长成一个跟人体皮肤非常接近。所以这个产品在美国，1990年FDA批准上市。但是目前正进行二期临床，它不能够先直接拿到临床上去。其主要原因，它还要经过很多很多的验证，因此，这个产品目前在美国上市以后，主要是拿来做一些，你比如说，化妆品检验，毒性检验，刺激性检验。这些跟人体都是非常相关的。原来要做，先要找一只动物来汤一汤，杀一杀。然后再找那些东西再进行。就避免了这样一个屠杀动物的行为，这是一种。这种行为，就是说构成这种机制细胞定向分化和培养。需要很艰难的工作，这是两种的干细胞了。
第三种，胚胎干细胞。胚胎干细胞是组成一个胚，这个跟原来的，前面讲过的那个“克隆”有些类似，它组成了一个这个胚细胞可以发育成为一个生命的个体。也可以有道定向分化为一种组织，或者是一种器官。那么这是已经是第五种细胞了。
第六种细胞呢，就称之为不死细胞，永生细胞。永远存在的一种细胞。我们就要制造一个细胞株出来，这个细胞株就像我们现在所使用的那个老鼠一样，它可以成批成批地生产。同时呢可以永远地用下去。表征，那个细胞的特征，它不会随着你的环境变化而变化，构成这样一个细胞株。那么我们做老鼠的时候很艰难，培养一个。这种基因不突变，不随环境而改变的这种老鼠。要遗传20代以上，我们现在如果说猪跟我们更接近，我们要做成这种猪出来的话，那么也要做20代以上，我们国家现在最高的，云南的小耳猪已经做到了16代，它这个16代还是从云南的西双版纳的一个非常非常偏远的一个地区，一个老科学家，他到那个地方去，忽然发现了这个村子非常地封闭，跟外界几乎没有什么交流。那么这个地方的动物。它那个杂交行为，它就是那个圈子里面，不会受到很多外源基因的干扰，他就把那个猪从那儿背回来了，哎一养16代啊，那就是16年的酸甜苦辣。有时候不一定成功呢，它这个猪被克隆以后，这个培养过程，有时候杂交的过程，一个猪可以变得很小，所以变成云南小耳猪。有时候可以长得很大，大得不得了。它有杂交优势，那么我们现在在细胞这个水平上，做出来的这种优势，就达到这种水平，可以不随环境而变化。那么它出来就是你那个位置，它发育生长就是你那个地方的组织，所以说，你长皮肤它就是皮肤这个细胞，如果长肝就是肝细胞，如果是长的骨头，就是骨细胞。所以那种不死细胞是我们组织工程当中，细胞来源的一个梦想，人们正在做，这是关于细胞来源。这个细胞来源还有很多艰苦的工作需要做。
第二个问题是关于三维支架，我们知道我们人体组织不会是一个平面，一片纸那么样的一个光面纸，它是个三维的。因此这个三维就有三维结构，三维结构同时要选一种材料，还要制成这种三维结构。你想，要适合人体自身生物相应性的需求。它该怎么去制，目前已经达到了这样一种难题，摆在我们的面前了。首先是要选细胞这个成活的材料，这种材料很多，我们可以从天然当中来。你比如说，现在那个甲壳素就是那个里面提取出来的，那种软的多糖我们国家可能翻译成几丁质，有人翻译成可聚糖。不管怎么说它都是一种多聚糖。把那个拿来你也可以做一种材料，有的从动物的皮里面提取出胶源来。我们也可以做成这种材料，还可以从天然的更多物质当中提取更加有用的材料，这是一种叫天然材料。另外一种，我要做支架之前呢。天然材料最大的优势，它是自然界自身就存在的，所以生物纤维性比较好。但是，如果我们直接拿来使用，它的强度是不够的。另外一个缺点，它的这个来源随着外界环境的变化，而得到了实际效果，不一定是统一的，人们想去把握它，就有一定的难度。所以第二条，采用合成的办法，做成一种材料。这种合成的材料跟天然材料最大的不同，是因为我们做组织工程，需要的这种材料是在人体内要一步一步地降解，最后它要代谢成为二氧化碳和水，换一句话说，它最终是在体内绝不残存的。只有细胞分泌的这个细胞外基质。长成你自己的那个组织。你放进去的那个材料，它是以后不存在的。所以要求很高，所以这个里面呢，有天然材料可以利用，有合成材料可以利用。我们可能有一些是学材料的，这方面可以发挥你们的长处。
支架当中的最难的一个问题，就是我们这种三维构造的模式，你怎么样去把它加工出来，而且能够放到你那个体内，跟你人体能够自身很好地相容，构成了我们现在三维立体加工的一个难题。这个难题目前应该来说，还没有一个完整的技术能够很好地达到要求，流行的办法就是像打印机那个样子一层一层地打，我设计一个模式，就像打印机一层一层地往上叠，这是一种模式。第二种模式，把你这个材料拿来，跟你熔熔以后，用一个喷枪嘴给你打出来，一层一层往上叠，叠成你需要的那个形状。另外一种就是快速地原位造型的一种快速加工方式，因为原位机件制造。那个快速原位成型的机件制造已经是很成熟的办法。但是要把它搬过来在人体上用，难度就大了。为什么？我们要首先获得一个立体信息，获得立体信息有两种办法，我们到医院去过，首先给你拍一个X照，X照是什么，骨头，看看骨头的形状，把那个形状拿过来，它可以给你加工成跟骨头一模一样的东西，这个国外也能做到，我们国内也能做到。就是四军医大它就做过这个，上海他们也做过，曾经加工出来这个头盖骨。他们说可以用榔头去敲，像和尚敲木鱼一样，那很不错了。但是最大的一个问题，它放到体内去以后可以长成组织，但是跟你自己原来的那种功能，那个组织是有比较大的差异的。那么我们就需要克服很多的难题，想办法造出来那个组织，跟我原来那个组织至少它是比较接近的。那么这个换上去，你的功能又恢复了，那么这种习惯就比较好了。所以这个原位制造是目前比较突出的一个，比较有优势的一种办法。可以说，原位制造激光烧接成一个我这个材料，它可以做成粉末的。我这个模型已经做成了以后。把这个粉末铺上去，结点连起来了，它就成了一个片。一个面一个面地往上叠加，最后就叠加成了你一个骨头了。那么最后这个骨头，就可以把细胞一培养，就装在你那个人体上去了，大体这个路是这样走的。所以这个三维支架的加工过程是需要目前这么做。
第三个问题，就是组织工程当中目前最难解决的一个问题，什么难处？我们刚才说了，皮肤的那个角质细胞培养，需要在羊水那么一个条件下，它才长出了个表皮来。你要知道我们的各种组织之间的那种体液行为，是目前我们还没有完全把握清楚的一个事情。你比如说，我们这个年纪大了，骨关节就不行了，损伤了。但是如果我们要用个软骨细胞去长这个骨关节的话，那个你需要一种，它是一种在滑液的状态下面，润滑的一种滑液状态下面去生长，成型。那么这个滑液是不行的。所以就涉及到一个很大的问题，我们现在需要的细胞去扩充，去放大。去把它培养成我们需要的组织，那你该在什么条件下去做。这是第一。第二，在什么环境下面去做。这就需要我们构造一个组织反应器，这个组织反应器？还要需要考虑的另外两大因素。第一大因素，我们这个人怎么动，对吧。那么我们培养这个组织的时候，你要给它一个力，另外我们这个人生活在一个信息的社会时代，我们不管它什么信息了，现在叫信息时代。那么我们受到很多很多的物理环境的影响，电的刺激，是一个最重要的因素，曾经有一个科学家做过一个实验。如果是仅仅拿这个细胞给一个力在加载，它有一定的效果。仅仅是给一个电的刺激，它又有一定的效果。如果同时将锂和电放在一起，它的效果最强。这一个已经发展成为，我们现代医学上的一种治疗方式。不知道大家听到过报道没有。我们第四军医大学，如果这个人看到这个两个腿它不一样高的时候。那怎么办？有人说把它拉长一截，你告诉我怎么拉法呢。哎，现在就有这种拉法了，先把这个骨头给它锯一截，留那么1毫米左右，给它一个电和锂的刺激，它就慢慢地把你那个1毫米左右的那个空间就给长起来了。如果你这个还不够，再锯一次，再增加一截，增加到你一样高了。那你就不是一歪一歪的了，对不对。就是已经成为一个非常好的现代的一种医疗方式，这种方式对我们来讲，是一种非常大的荣幸。对吧！另外这种装置你要考虑怎样去给它加载才最好，我们曾经做过这个狗的椎板骨实验。这个椎板骨就是你背后那个脊骨啊，那个脊骨，如果你看过一个电视，那你可能就有印象了，一个非常漂亮的女孩，从二楼上摔下来了，她就瘫痪了。什么病？脊椎破损了。而且这个破损把她那个神经给压迫了，这个压迫了她就瘫了。后来她是用一个办法去训练她，让她恢复了。我想她不太可能，现代科学光通过那个睡眠还不太容易做到，而事实上是现在要把那个椎板骨给长起来，这个椎板骨一旦破损，它那个里面还有一层硬基膜。那个膜就是硬的，是脆的。所以它一旦硬脆，你就不敢再去碰它了，你再一碰它就碎了。这个碎了以后，那个脂肪就跑到你那个脊髓腔里去了，那你就永远地完蛋了。所以要把那个椎板骨给长好。那么她所受到的锂量和电的刺激环境，跟一般的状况下，其他的组织环境是不一样的。所以生物反应器将是一个非常大的难题，根据你不同的组织和不同的需求，不同的培养液系统和不同的加载和刺激要求，实际构成一个完整的体系。当然这是一个我们完完全全可以从立体培养组织出来的，所以这种的制造的这种环节系统，是一个最高要求。那要求是我们完整地从体外培养成为一个完整的组织器官，再装到你这个人体里面去。对吧！这是一个最高目标，但目前还做不到。但是目前有一条非常好的捷径可以做，我们把那个三位维支架做出来了，把你的组织细胞拿来了，接种在这个三位维支架上，放在这个反应器里。只要把细胞培养扩大增长到一定的数目，你比如说，10的6次方，每个平方厘米10的6次方个细胞，它就可以装到一个体内去了。然后在体内再去生长，这个材料一边降解，这个细胞在里面就成活，就分泌一些东西，就构成那个组织。那么这是一条比较捷径的路，但是这种不是组织工程最重要的目标。
所以总括起来，目前我们所讲到的现在这样的几种形式，不管你是异种移植，克隆和组织工程，都有很大的优势，都有很大的市场。但是，都面临着以前还没有解决的问题，诸如前面所讲，异种移植需要解决一个超急性排斥反应。现在的科学家们认为，超急性排斥反应完全可以借助于现代的基因这个重组技术，或者是基因克隆技术把它转化出来，转化出来以后，还基于另外一个希望。把这一个结合，那个克隆技术组成一个跟人体并不排异的这种动物出来，你比如咱做个猪出来，然后把那个猪的心脏搬到人的心上去，就没有问题了。所以这个是最大的努力目标之一，纯粹的克隆还有一段路要走，就是说它有道分化这种难题，还面临着需要我们去克服。组织工程所面临的选择种子细胞，三维支架的加工和生物反应器，或者组织器官的生成器还遇到了一定的难处。但是这个不要紧，总会在科学家们的努力下，或者说，将来有一天在我们大家的努力下，它就要变成了一个现实，我们制造人体器官，零件。这样一个商店，就可以到处都是。一旦有什么“哎”“砰”“咔嚓”都不要紧了。那时候我们不再探险，我们的生命将会充满阳光，我想主要的内容，我就讲到这样一个地方，剩下的一些时间，相关的。你们是否有哪些感兴趣的问题。谢谢，你请。
问：如果可以用那个组织工程进行定向培植，但我们知道那个一般的组织器官都是跟血管跟神经连在一起。那这时候你定向培植出来，它不可能把那个血管跟神经也一起培植出来嘛，一起培植出来那么你把原来那个器官给割了，然后把这个再装进去的话，那怎样解决那个血管跟神经的问题呢？
答：这是一个我们要继续深入讨论的一个话题，问得比较深了。就是说，你把那个地方给拿掉了，然后你换了这个东西进去，血管怎么长，神经怎么长？那我先不讨论血管跟神经连在一起的事。有时候，血管跟神经它不一定连在一起，两个问题，那么这一个我们国家，有一个973的首席科学家，在美国做了一个工作。他就是让这个组织和细胞培养的过程当中，同时长入血管。办法呢有两个，第一个办法可以把人体的这个，噢，不是人体，他是做的动物实验。把动物的这个血管接上去。它可以不停地把这个内部细胞输进去，长血管就靠这个内壁细胞去往里边延伸，因为这个材料是有孔洞的。刚才我们说了，要构成一个三维的支架，它就需要把这个细胞给送进去，它就在里面长成它的血管。自然可以长成。另外一个呢，可以造一个血管模式，把血管的细胞送进去，然后这时候，在里面就可以长成一个细胞。当然还有另外一种模式，我们在长这个组织器官的时候，可以采用多种细胞的复合培养。你比如说，我有神经细胞。也可以把这个血管的内皮细胞和长血管的平滑肌细胞，同时放在一个体系里面去。它细胞跟细胞之间相互作用，它就长了长神经，长了长血管，长了长组织。那是一个最难的一个题目，肯定已经在开始做。目前我们还是单个单个地做。你比如做肌肉，日本人做得比较好，你比如做神经，现在我们国家可以把这么长的神经到位给长出来。你要说长血管，大了还可以，现在6毫米以下的是难题。当然日本人造肌肉的时候，并不是为了做这个组织，这还是一个插叙。他做这个肌肉的时候，是为了做坐垫，做汽车的坐垫。因为这个开车的时候，汽车司机很容易疲劳，那么就想这个怎么能够，让这个司机他不疲劳，那一定要让他坐得舒适才行啊，怎么样才算最舒适呢？你想一想，什么坐垫坐了最舒适。我们记得我们小时候哇哇哭的时候，妈妈把你抱过去，坐在她的大腿上，你保准不哭了，那是为什么，肌肉跟人体最舒适的一种状态，它从那个目的出发，现在也转换成这个了。谢谢，清楚了没有。还有没有另外的问题，好，谢谢。
问：刚才你讲了一个关于干细胞的问题，据我所知，干细胞在成年人体中是比较难找到的，有没有可能从成熟的细胞之中，直接把成熟细胞直接培养成组织。
答：我想这个从两个角度回答这个问题：第一个，在人体里面是很容易找到干细胞的，这是一个概念。就是说成体的基质，每一种个体的组织它有很多界限，或者是它的这个角落上，都存在干细胞，这个我们称之为基质干细胞。这个基质干细胞，你如果能够找到一个，它就可以很迅速地扩张，到数百个，数千个，数亿个。另外从骨髓里面很容易分离出来干细胞，这叫骨髓基质干细胞。所以它那里面也可以想办法变成你需要的这个组织。那么就需要定向有道方法。第三个，就是你的第二个问题了，我想两个方面，就是一个干细胞存在。第二个，就是说用一个成熟的细胞能否让它再发育成为我们需要的这个组织，就是让它再来一个。这个刚好就是我们刚才讲多利克隆的一种绝妙办法。它实际上找的这个绵羊A，就是一个成熟的个体，找的绵羊B的也是一个成熟的个体。但是它用这个乳腺细胞是个成熟的，把核出来以后，转到另外一个抽空的壳一个细胞里面去。最关键的一个问题，我们不知道你们看过这个报道没有，就是做这个实验的时候，想了一个最绝妙的办法，让这个细胞吃不饱，把它饿一顿，就是我们现在饥饿疗法的一种，最好的一种基础理论，它可以把这个细胞原来是中和状态的，通过这个营养调配可以把它倒回到一个我们认为的这个，细胞周期中的原始起点，最后构成一个重新发育的状态。这个技术目前在克隆里面是已经做得到的，所以你这个问题，我从两个角度来看。它都是可行的。希望你将来有兴趣去做一做。谢谢。
我想把我最后一个问题讲了以后，大家再来讨论一下，就是我们组织工程目前的进展状况，组织工程在美国花了很大的气力。这是美国的一个绝妙的举动，它是要在现代的高科技技术当中取得垄断地位，目前投资就政府资金来看，已经投入了35亿美金，它的初步预算，美国人从组织工程当中，至少能够获得80个billion（亿）的利益，什么意思？800亿，是不是。那个效率，就是美国了。所以美国现在有30多个公司，转入了这场研究。刚才我说35亿当中，还不包括这个公司的这种行为。美国人曾经从美国，不是美国，从英国干了一个惊天动地的事情。为了干这个移植和组织工程，从英国买了完完整整的一个研究所，连人带马统统搬到了美国的彼兹堡，构成了一个联合中心。从此，那一个中心就不再对外公布它的任何科研成果。老老实实，扎扎实实地一天一夜加紧加班地在干这个差事。所以可想这个里面竞争是很强烈的，美国进展的最具竞争的是一个MIT，就是麻省理工学院和哈佛医学院，联合构建的一个组织工程研究中心。就是专门做生物三维支架槽的，这些都是它里面的非常得力的强将，他们现在主要集中在两个东西，一个是心脏，另一个是肝。除了这个地方以外，还有一个比较强劲的对手美国。在GIT我们曾经说过的，它在美国的政府里面拿了3500万美元，就做心血管系统。这个也是重新组织了一帮人，除了政府里面拿到的资金以外，重新还有一个彼特，给他们注入了很大一笔资金。现在构成了有100多人的，在美国来讲，100多人的一个研究机构非常庞大了。它是一个萝卜一个坑，绝对不会让一个空下来。干的事情，它就是要做心脏，它现在做得比较成功，它在预计，预测，它可能在10年内把这个心脏给它做出来。这是美国的GIT，那么彼兹堡呢，刚才说了，它搬了整个一个研究所过去，它里面呢，还有很大一帮人结合起来，构成了一个区域性的研究。这样呢，在美国几乎涉及到所有的人体器官，部件。但是，美国目前遇到了比较大的一个障碍，分泌性的组织器官遇到很大障碍。去年是上升了，结构性的组织工程上升了80％，但是分泌性的下降了30％。
原因是什么？他们最有希望的已经投入了两个多亿的，做这个人工胰脏。这个想起来比较简单，把这个胰岛细胞培养出来，用一个胞胚构成一个胰岛，把这个胰岛植入到人体里面去。这个胰岛细胞就是专门分泌的一种酶，可以降解体内的这种糖，血糖。就是专门对付那个糖尿病的。前面做得都是一路欢喜一路凯歌，文章是成篇累牍地发表。2001年到了他们的第二临床，突然遇到了一个障碍，它在人体里面通不过，所以那个分泌性一下子就降了30％，那么这个结构性的组织工程上升了80％，这是一个趋向。我们国内的这个组织工程的趋向，当然不用说了，973以首席科学家曹颖为首，上海九江。然后积聚了国内的一大帮科的学家，有的做材料，有的做细胞，有的做这个身上长第三个耳朵，是带血管的耳朵，不是1990年美国的这个鼻子和耳朵，没有血管，只是一个摆设。而他那个是有血管的耳朵，长出来了。去年（2001年）报道的是刚才说的，咚咚咚可以敲骨头的那个颅盖骨。昨天还有一个比较大的进展，国内的。前两天我碰到一个人，他叫许文强，他那一套克隆技术，可以做55 个人体部件，这个人体部件，这个左手和右手，这是两个部件。所以这样算下来呢，那个人是有手心的，两个手不一样，因为克隆出来、发育出来。你说是个左手不能搬到右手上去用，所以是一个一个，它不一样。还可以做55种，所以我们国内在这方面也是花了很大气力的，因为我们的人口在世界上，人口占的比重很大。如果我们世界贸易组织进来了，这些钱都让美国人控制我们。然后我们的生存自然就是一个问题，所以面前各位在座的，肩负有重要的历史使命。希望你们有机会，在组织工程里面占上一席之地。谢谢。
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