新型低免疫原性组织工程气管的仿生研制

目前气管外科所面临的最具挑战性的难题就是当需要环形切除长段气管病变（≥60mm）时如何重建气道的完整性？气管移植被视为长段气管切除后实施修复重建的最有效途径。由于气管特殊的解剖结构和生理特性，决定气管移植成功的关键因素在于移植物的免疫排斥、再血管化以及组织细胞的再生等。为此，本课题拟开展：1）制备长段同种异体脱细胞气管基质衍生材料，对其免疫原性进行评估；2）对基质衍生材料的形态结构和生物力学性能进行评价；3）利用骨髓间质干细胞体外诱导分化获取黏膜上皮细胞和软骨细胞，接种到管状基质材料的内外腔表面；4）模拟体内环境使用生物反应器仿生构建一体化新型低免疫原性组织工程气管；5）将该替代物预先再血管化处理后连同带血管蒂肌肉瓣移植修复长段气管缺损，评价其功能与效用。本课题将力图解决长段移植气管免疫原性、再血管化、生物力学以及黏膜上皮再生等难题，为进一步临床应用研究提供理论基础、实验依据和技术可行性。

本课题组主要完成了以下几个方面的研究工作：（1）建立气管黏膜上皮细胞体外培养模型。（2）体外构建气管黏膜上皮细胞片。（3）体外分离培养兔骨髓间充质干细胞。通过比较不同的骨髓间充质干细胞培养方法，为组织工程气管种子细胞源提供技术支持。（4）联合应用转化生长因子β1和胰岛素样生长因子1诱导BMSCs定向分化为软骨细胞。（5）研究TritonX-100联合核酸酶进行脱细胞处理，对脱细胞气管基质进行形态特征、生物力学分析和生物相容性评价，制备低免疫原性组织工程气管。（6）模拟体内环境仿生构建新型低免疫原性组织工程气管的动物实验研究（进行中）。.主要解决的关键技术与创新点如下:.（1）应用组织块法和消化法成功构建了气管黏膜上皮细胞的原代培养模型，为低免疫原性组织工程气管提供种子细胞源。（2）应用温敏性UpCell细胞培养皿成功制备出了气管黏膜上皮细胞片。（3）全贴壁筛选法是最适宜的培养方式，可满足MSCs作为种子细胞构建组织工程气管软骨需求。（4）TGF-β1与IGF-1对MSCs均有促增殖作用。联合使用TGF-β1、IGF-1诱导MSCs在体外定向分化为软骨细胞，可获得了最佳的诱导效应。（5）制备低免疫原性组织工程气管。采用不同浓度的TritonX-100（1%、2%、3%、4%）联合核酸酶进行脱细胞处理，显示2% TritonX-100处理的脱细胞气管基质在形态学及生物力学方面具有明显优势。2% TritonX-100处理的脱细胞气管植入大鼠体内，基质无明显降解，生物相容性良好，适合低免疫原性组织工程气管的构建。（6）将低免疫原性脱细胞组织工程气管进行体内原位移植，采用骨髓单个核细胞对经交联的脱细胞基质实施再细胞化，结合围术期促再生因子应用，初步结果表明，该方法有利于促进气管原位再生。.以上系列研究成果为新型低免疫原性组织工程气管的仿生研制在动物实验成功的基础上进一步应用于临床气管重建领域的研究提供了重要的技术可行性和有价值的科学依据，具有重要的开发应用潜力。