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조직공학에 기반한 재생의학 발전과 응용 전망은 어떻습니까?

감사합니다

@ 위안 린

초대장! 이 질문에 완전히 대답하려면, 너는 총결을 써야 한다, 이것은 분명히 네가 보고 싶은 것이 아니다. 그래서 대답은 대략적인 설명과 자신의 이해에 대한 토론을 했다.

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우선 조직공학과 재생의학이라는 두 가지 중요한 개념을 말씀드리겠습니다.

조직공학은 공학과학, 생물과학, 기초의학의 원리를 충분히 활용하고, 생물활성을 지닌 조직이나 장기대체물을 개발하고 제조하는 다학과 연구 분야로, 병변 조직과 기관의 기능을 유지, 대체, 수리, 강화하는 데 쓰인다. 이 개념은 로버트 랭거 (MIT) 와 조셉 와칸티 (MIT) 가 1980 년대 말 90 년대 초에 제기한 것으로,' 과학' 잡지에 연구 논문을 발표해 이 개념과 기본 원리를 설명했다.

재생의학은 조직 공학을 포함한 더 광범위한 정의이지만, 신체 조직 체계의 자가 치유도 포함한다. 조직공학과 재생의학은 현재 널리 사용되고 있는데, 주로 조직공학의 궁극적인 목적은 조직의 자치유 능력을 대체하거나 강화하여 복잡한 만성 질환을 치료하는 것이기 때문이다.

(조직 공학 귀, 감사합니다: 하버드 대학)

20 여 년의 발전을 거쳐 조직공학은 기초연구, 임상응용, 시장전환 방면에서 장족의 발전을 이루었고, 그 연구결과는 임상치료 사고방식을 크게 바꿔 많은 환자에게 혜택을 주었다. 비교적 새로운 학문이지만 탄생일로부터 많은 관심을 끌고 있다. 국가 (미국 일본 싱가포르 중국 등). ) 이 학과의 발전을 추진하기 위해 대량의 연구 경비를 투자하고 있다. 동시에 많은 관련 연구원 (임상의사, 엔지니어, 생물학자, 화학자, 재료과학자 등) 이 있다. ) 이 잠재적 분야에 매료되어 각 분야에서 더 전문적인 지식과 기술로 조직 공학 분야의 발전을 지속적으로 추진하고 있습니다.

최근 몇 년 동안 우리나라는 조직공학 분야에 전례 없는 인력과 재력을 투입했다는 점을 지적할 만하다. 65438 년부터 0999-2009 년까지 10 년 동안 중국 정부는 조직 공학 연구 및 임상 응용에 5 억 위안을 투자했다. 20 12' 과학지' 는' 중국의 조직공사 추진' 에 대해 논평하며 이 분야에서 중국의 발전을 보도했다. 국내 이 분야의 개척자인 남통대학의 구 (신경계), 상하이 교통대학의 조이림 (골격 시스템), 칭화대 최복재 (뇌조직) 도 보도했다.

재생의학의 경우, 현재 조직공학은 다음과 같은 여러 방향에서 끊임없는 발전과 돌파구를 이룩하고 있다.

1. 세포 기원

대상 조직이나 장기를 재생하기 위해서는 일반적으로 심근세포 (심장), 상피세포 (피부), 골격근세포 (근육) 등과 같은 세포가 필요합니다. 그러나 많은 세포들은 원시 환경 없이는 체외에서 오랫동안 기능과 활성화를 유지할 수 없다. 예를 들어 간세포의 체외 배양은 항상 어려운 문제였다. 따라서 새로운 세포 공급원을 얻는 것이 중요하다. 다능한 줄기세포의 사용은 이 문제를 크게 해결할 수 있다. 배아 줄기세포와 유도다능줄기세포 (iPS 세포) 는 현재 연구의 열점으로, 특히 iPS 세포는 독특한 기능과 윤리적 문제를 일으키지 않아 세계 각국의 연구자들의 총아가 되어 특정 조직과 장기의 방향 분화를 위한 새로운 응용을 지속적으로 개발하고 있다. 한편, 다능줄기세포보다 더 특이적인 조직줄기세포 (예: 골수 간 충질세포, 지방줄기세포, 제대혈줄기세포 등) 가 있다. 연구원들이 다른 조직을 재생하기 위해 사용했습니다. 연골이 조상세포와 심장조세포를 형성하는 것과 같은 더 많은 특정 세포도 성공적으로 분리되어 해당 조직의 재생에 사용되었다.

(iPS 세포는 식민지를 형성합니다, 감사합니다: Flickr)

2. 새로운 생체 재료

성공적인 조직 공학은 반드시 생체 재료의 발전과 불가분의 관계에 있을 것이다. 재료의 선택은 특성이 다른 생물 조직을 재생성하는 데 매우 중요하다. 조직 공학의 초기 단계에서 재료는 일반적으로 세포 부착 및 성장을 지원하는 스탠드로 사용됩니다. 현재 신소재 개발은 주로 재료의 생물학적 특성에 초점을 맞추고 있다. 신소재는 스텐트일 뿐만 아니라 세포와 상호 작용하여 세포 이동, 증폭, 방향 분화를 유도해야 한다. 한편, 신소재에는 성장인자 방출, 신호인자 전달, 염증 억제와 같은 세포 성장 마이크로환경을 조절하는 기능이 부여되었다. 또한 스스로 조립할 수 있는 새로운 생체 재료도 있는데, 외부 자극의 조건 하에서 특정 시간과 특정 마이크로환경에서 표적 조직이나 장기의 모양으로 조립할 수 있다. 이러한 연구는 아직 탐구의 초기 단계에 있지만, 우리는 미래에 흥미진진한 돌파구가 있을 것이라고 예측할 수 있다.

(새로운 생체 모방 간 조직 공학, 감사합니다: NIH)

3. 신호 요인

체외 세포 배양의 경우, 체내의 원시 환경과 관련 신호 인자가 없다면 표적 조직과 기관으로 성공적이고 효율적으로 분화하기 어렵다. 수년간의 연구 끝에 일부 조직의 방향 분화에 필요한 성장 인자가 점차 결정되었다. 기존의 조직공학 방법은 일반적으로 이미 확립된 성장인자 조합을 직접 적용하여 세포나 부하 세포의 스텐트 재료를 배양한다. 그러나 성장인자의 분리순화에는 시간이 많이 걸리며 장기적으로 사용하는 최선의 선택은 아니다. 현재 이 분야의 발전은 주로 화학소분자, 유전자, 물리적 자극 등에 집중되고 있다. 화학소분자의 작용을 통해 성장인자에 해당하는 바이오신호 경로를 활성화시켜 세포 분화를 유도할 수 있다. 유전자 전도는 세포를 외부 자극 없이 분화시키고 기능을 얻게 한다. 서로 다른 과녁 조직 분화 과정의 물리적 자극 (예: 무중력, 압력, 스탠드 재질의 표면 구조 등). , 또한 세포 분화를 촉진 할 수 있습니다. 새로운 바이오소재를 결합해 서로 다른 신호 요인과 소재를 결합하는 것도 하나의 연구 핫스팟, 즉' 스마트 소재' 이다. 예를 들어, 약물 방출 기능을 갖춘 스텐트, 플라스미드 DNA 를 적재하는 하이드로 졸 등이 있습니다.

"세포를 제거한 쥐 신장의 재세포화, 감사합니다: 하버드 의과대학"

4. 생물학적 제조 방법

바이오 제조는 비교적 새로운 용어이다. 이름에서 알 수 있듯이 기본 원소 (세포, 성장인자, 생물재료 등) 를 이용하는 것이다. ) 유기체를 구성하여 기능성 생물조직이나 기관이나 연구에 사용되는 생물계를 생산한다. 여기서 나는 주로 전자에 대해 이야기한다. 가장 전통적인 조직공학 제조 방법은 세포를 3D 스탠드에 넣어 성장인자가 있는 환경에서 배양하는 것이다. 다년간의 발전을 거쳐 이미 여러 조직에 대한 대량의 제조 방법을 개발하였다. 예를 들어, 탈세포의 재세포화는 간, 신장, 심장 등의 조직 공학에 사용되었습니다. 세포조각의 3D 조립도 연골, 혈관, 피부 등의 조직에 성공적으로 적용되었으며, 임상제품은 이미 환자에게 사용되었다. 마이크로 조직은 기본적인 구조 단위로서 혈관, 간 조직, 근육 조직의 재생에도 성공했다. 현재 매우 인기 있는 3D 바이오프린트 기술의 출현은 조직공학과 재생의학에 또 다른 새로운 혁명을 가져왔다. 정확한 제어 능력과 개인화된 특성으로 인해 인체 조직과 기관을 사용자 정의할 수 있습니다. 3D 생체 인쇄는 예비 연구 단계에 있지만 극복해야 할 많은 어려움이 있습니다 (참조:

3D 생물학적 인쇄의 주요 어려움은 무엇입니까?

) 하지만 기술의 성숙과 조직공학의 자발적인 발전에 따라 3D 생물학이 인체 장기를 성공적으로 인쇄하는 것은 더 이상 환상이 아니다.

(조직 공학을 위한 3D 바이오프린트, 감사합니다: 빅포레스트 대학)

조직 공사는 줄곧 끊임없이 발전하고 진보하고 있다. 많은 연구 성과가 아직 실험실 단계에 국한되어 있지만, 많은 기술은 이미 임상 전환이나 시장화에 들어갔다. 의학 분야에서의 응용뿐만 아니라 재생조직을 이용한 약물 검사와 독리학 실험은 향후 5- 10 년간의 연구 핫스팟으로 여겨지며 생물의약산업에 혁명적인 돌파구를 가져다 줄 것이다.

(인체 칩 약물 테스트 모델, 감사합니다: 하버드대 Wyss 연구소)

참조:

1.

중국, 조직 공학 추진

2.

조직 공학 및 장기 제조 실험실

3.

랭거 실험실: 로버트 랭거 교수

4.

/라벨/조직 엔지니어링

(독서 권장)

6.

/terms/tissue_engineering.htm

(독서 권장)

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전재 출처를 명시하십시오.

닥터 Y

문제에 집중하고 답을 쓰다.

12 답변

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