组织工程气管替代治疗的临床转化研究进展

孙飞史宏灿

组织工程气管替代治疗的临床转化研究进展

孙飞1，2史宏灿1，3

气管疾病可由多种病因引起并具有显著临床症状，治疗包括外科手术治疗乃至整个器官重建。组织工程主要通过细胞或组织修复，从而进行组织再生或替代，有望成为气管替代治疗的新途径。组织工程成功的关键因素包括天然或合成支架；自体或异体细胞；模拟（体内或体外）生理环境的生物反应器；通过分子生物或药物干预进行特定组织保护。该文旨在综述组织工程气管构建的研究现状及临床替代治疗的新进展。

组织工程； 气管； 临床移植

气管病损可因狭窄、感染、癌症、先天畸形、创伤、异物吸入等引起。长段气管病损可威胁生命且难以治愈，仍然是气管重建外科最具挑战性的难题。半个多世纪以来，一直尝试用不同移植物材料作为气管代用品进行气管重建，如自体移植物、同种异体移植物、假体材料以及复合组织材料，然而仅有少数在临床应用中获得成功［1］。这些移植物的临床应用因肉芽组织、再狭窄、感染、材料失效、需要终生免疫抑制治疗、缺乏供体、缺乏生长潜能（尤其对儿童而言）而受到限制［2］。

组织工程［3］有望通过将自体细胞结合3D生物支架再生成为新的组织结构而进行器官重建，被认为是一种有效避免供体稀缺及终身服用免疫抑制剂等缺陷而创建功能气管代用品的理想技术，而且组织工程气管与宿主具有良好的生物相容性及体内生长潜能。构建组织工程气管需要三个要素：细胞、支架与培养环境。

一、细胞

1．上皮细胞：原生上皮细胞迁移到组织工程结构内腔，然后再上皮化及黏膜化需要很长时间。如果没有上皮细胞，支架将对细胞入侵十分敏感，且易形成肉芽组织甚至再狭窄［4］。呼吸道上皮细胞具有炎症屏障功能，并具有加湿吸入气体及清除气道分泌物等重要生理作用［5］。原代上皮细胞难以培养，

2．软骨细胞：主要来源于耳、鼻中隔、肋骨、关节软骨、气管软骨。Komura等［10］将兔耳软骨细胞种植于生物可降解支架材料行气管缺损修补，在移植3个月后依然保持完整的气管结构。Tani等［11］使用兔耳软骨制备软骨细胞片，随后贴附于硅胶管表面并体外培育，成功制备出组织工程软骨。Weidenbecher等［12］将软骨细胞片制备的支架成功用于兔模型气管段的重建。Hong等［13］将兔关节软骨与纤维蛋白和透明质酸水凝胶于体外扩张、培养，种植在多孔可降解聚乙烯［poly（L－lactic－co－glycolic acid），PLGA］气管支架，体外培养4周后移植到兔气管缺损部位，结果显示重建气管并未出现狭窄并具有正常气管功能。Komura等［14］将人体气管软骨细胞作为组织工程气管软骨来源，结果显示其与原生气管软骨没有明显差异。然而，软骨细胞的取材困难且有创，因此在临床应用具有一定的局限性。最好的办法是获取少量供体软骨细胞，随后进行体外培养或者直接在术中将细胞种植在支架，从而最大限度减少对供体的伤害。

3．干细胞：最理想的细胞类型是来源单一且能分化为各种所需的细胞类型。目前应用于在组织工程气管干细胞有：间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs）（可从多种组织中分离，包括骨髓［15］、脂肪［16］、脐带［17］、羊水［18］等）、骨髓单个核细胞（mononuclear cell，MNCc）、胚胎干细胞（embryonic stem cells，ESCs）、诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）。MSCs不仅具有较强的自我更新能力，且具有较长的存活能力，可分化为骨、软骨、脂肪、肌肉等不同细胞系，为组织工程气管再生提供了有效的细胞来源［19］。Nakamura等［20］通过对气管假体不同处理的比较证实，将自体BMSCs覆盖在假体然后植入比格犬气管缺损部位能够促进气管黏膜再生。Jungebluth等［21］将动物自体MNCc与上皮细胞种植于脱细胞气管支架表面，随后进行体内原位移植，并通过特异性因子诱导干细胞动员促进组织再生，具有良好的移植效果。Fecek等［22］研究发现将ESCs直接注射到小鼠体内易产生畸胎瘤，而将ESCs衍生的分化细胞种植在支架上进行移植并没有畸胎瘤形成，说明将ESCs种植在支架上对软骨再生至关重要。最近研究显示，iPSCs无须传代，能够诱导细胞系产生稳定均匀的透明软骨样组织［23］。

二、支架

1．天然衍生材料：多种天然材料已被证实具有为细胞黏附和培养提供合适基质的潜能，如明胶、壳聚糖、透明质酸、藻朊酸盐、纤维蛋白胶和脱细胞组织［24］。通过脱细胞方法能够获得一种低（或无）免疫原性的气管材料基质，并能构建组织支架。目前，脱细胞方法主要包括使用各种洗涤剂和溶液（如离子、非离子、碱性、酸性、两性离子、溶剂、螯合和酶制剂）和物理技术［25］。由于细胞外基质（extracellular matrix，ECM）对组织再生、细胞归巢、分化具有极其重要的意义，当选择最合适的组织脱细胞化进程中必须考虑到ECM的结构变化。因此，必须慎重选择合适的脱细胞化方法。在脱细胞后能够完整保存支架ECM结构，且满足移植物的基本要求，即无免疫原性、无毒性、支持细胞移植，并能够促进组织重建、血管再生和细胞归巢。Zang等［26］采用去污剂－联合酶（detrgent－enzymatic method，DEM）法行气管支架脱细胞处理，结果显示通过恰当的脱细胞处理，能够完整去除气管基质相关抗原及细胞成分，同时保留有主要组织结构及适当的生物力学性能，且利于软骨细胞和上皮细胞黏附生长。

2．合成材料：自从进行气管替代开始，人工与合成材质就被进行研究与应用。由于一些材料存在无血管化、完整性较差以及材料易迁移、僵硬、污染等不良特性，最终导致合成移植物的失败。然而，由于合成材料也具有其重要的优势，如无须供体组织、可根据特殊患者的需求进行修饰和定制、可被消毒等，使得各种合成材料在目前组织工程气管研究中亦得到广泛应用［27］。目前，已用于组织工程气管的合成支架包括聚乙醇酸（polyglycolic acid，PGA）［28］、聚乳酸／聚乙醇酸（polyactic acid／polyglycolic acid，PLA／PGA）［29］、PLGA［30］、聚对苯二甲酸乙酯（polyethylene terephthalate，PET）［31］等。关注焦点主要在于生物相容性及免疫反应。Luo等［29］研究发现，在兔体内直接种植PLA／PGA支架材料发现有免疫应答反应，而在移植前2周将PLA／PGA结构预先培养以便ECM形成及细胞生长，能够清除支架炎性酸性降解产物并使细胞开始在支架上生长，从而阻止血细胞入侵而引起的免疫反应。Tsao等［30］将软骨细胞及骨髓干细胞种植在PLGA支架表面共培养，随后植入兔腹壁带蒂肌皮瓣，结果发现有软骨形成、适合上皮细胞生长并且具有较好的力学性能。

三、组织工程气管培养

1．生长因子：是组织工程气管研究中细胞与支架培养的重要成分，通过恰当药物干预能够促进、活化局部或系统的自我再生能力，从而支撑移植物的完整性。一些研究将生长因子添加到支架材料中使用，一种方法是将含有生长因子的明胶微粒［32］或明胶海绵［33］覆盖在气管支架上；另一种方法是直接将生长因子灌注到支架内［34］。将血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）直接灌注到支架材料中，能够增强组织内生性，并促进其在绒毛膜尿囊膜内的毛细血管形成［35］。在这些研究中应用VEGF主要作用是为了增强血管生成。

大量实验研究表明，软骨细胞是保持气管力学性能的必须元素。软骨细胞分化不同于软骨基质沉积，胶原Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ及聚集蛋白聚糖是软骨细胞相关成分。这些软骨特异性蛋白需要早期标记SOX－9的表达。软骨发育相关的一些生长因子能够有效促进软骨形成，如碱性成纤维细胞生长因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）［32］、转化生长因子β2（transforming growth factor－β，TGF－β2）［36］、骨形态发生蛋白（bone morphogenetic protein，BMP－2）［33］等。

2．体外培养与体内移植：在静态或动态条件下将细胞种植到支架表面，随后在移植前将支架置于体外或体内条件下培养。有研究显示生物反应器与静态培养对脱细胞支架糖胺聚糖含量及软骨细胞的生物力学性能无明显影响［37］。

生物反应器通过为细胞提供生物化学及物理调控信号而促进组织工程基质在体外发育、生长、增殖、分化为适于体内移植的细胞外基质。与静态相比，动态培养具有重要优势性：细胞在支架分布更加均匀，流体流动有助于物质传递、营养供应及废物排泄，流体动力学增强细胞新陈代谢与适当分化，对组织生长具有积极作用。Lin等［38］研究表明：用气—液生物反应器提供基本力学刺激对促进软骨细胞增殖和基质分泌具有重要意义。Weidenbecher等［12］用定制的生物反应器在体内仿造兔子近端气管获得成功。然而，这种生物反应器只适用于短小气管移植物（1～2cm），且仅适用于软骨细胞培养而无上皮细胞种植。Tan等［34］认为将移植支架在生物反应器预先培养，即在体外将移植物、种子细胞、培养基有机结合，培育成熟后进行体内移植，从而能够提高术后早期存活率。

然而，上述方法体外细胞培养周期较长，需要大量药品生产质量管理规范（good manufacturing practice，GMP）认证的实验设备、特殊操作技术以及高昂的费用，且具有细菌及其他污染以及分化不稳定性的风险。Baiguera等［1］提出组织工程新观念：原位体内组织工程方法。这种观念基于避免移植物任何体外操作，而将支架直接替代身体病损部位，并用受体自身充当体内生物反应器，进行体内组织再生，从而避开体外细胞培养［39］。Jungebluth等［21］实验以猪自体作为生物反应器，在术中将种子细胞及分化因子种植在支架表面进行体内原位移植，术后给予生物活性分子促进外周细胞动员及干细胞分化，有效减少移植物及细胞培养污染的风险，缩减处理时间，并具有良好的移植效果。

3．血管再生：组织工程失败最常见的原因是植入组织污染或坏死。单一或复合组织未能持续存活，是由于缺乏有效的再血管化和由此造成的细胞移行受损所引起的坏死。Luo等［40］将人工合成组织工程气管植入邻近气管部位的肌肉皮瓣4周，促进体内软骨发育及移植物血管生成，随后连同带蒂肌瓣进行原位移植，为移植物提供了稳定血供，从而实现节段气管缺损的长期功能重建。

Schanz等［41］通过保留脱细胞小肠移植物的血管蒂，并从血管蒂灌注内皮细胞生长因子，从而促进血管新生。Kim等［42］在PLGA－胶原／聚丙烯假体覆盖网膜（高度血管化组织），随后植入圆周气管缺损的犬体内，在1个月后便形成适当的内径及稳定的表面。Baiguera等［43］研究发现，脱细胞人类气管基质保留有部分血管再生因子bFGF，并行鸡胚绒毛尿囊膜实验显示脱细胞基质材料具有强烈的血管生成反应。Sun等［44］研究也进一步证实了这一结论。

四、气管移植临床研究

初期实验研究及临床应用为组织工程气管临床移植提供了可靠参考，证实了将组织工程气管进行临床移植治疗的可行性。Macchiarini等［45］利用脱细胞气管基质材料种植自体MSCs衍生的软骨细胞和呼吸上皮细胞，置于特制生物反应器预先增殖、分化，随后植入一例支气管软化晚期患者体内，成功完成世界首例组织工程气管人体移植。Gonfiotti等［46］对此例患者进行了5年动态随访，结果显示在未使用免疫抑制治疗的情况下，该受体患者既没有免疫学排斥反应，也没有血清学排异反应指证。自体干细胞在生物反应器种植及体内分化过程中，并未出现致癌等风险。细胞学分析显示，移植气管表面逐渐出现自体细胞生长，未受残余细胞明显影响。

为促进移植物血管再生，Delaere等［47］将一段长8cm的捐献气管段预植入受体左前臂皮下，用筋膜和皮下组织包裹，随后采用免疫抑制治疗。皮下移植4个月后，气管移植物内侧形成完整黏膜，随后将4．5cm长的气管移植物进行原位替代治疗。结果显示移植物具有良好的再血管化，并具有良好的移植效果。

2010年，Laurance等［48］报道了一例患先天性气管狭窄的10岁男性患儿，急诊情况下接受了组织工程气管替代治疗，在DEM脱细胞支架表面注入患者上皮细胞、骨髓MSC以及生长因子，随后以自体充当生物反应器，进行体内原位移植，术后局部应用重组人促红细胞生成素（recombinant human erythropoietin，rhEPO）刺激血管生成、应用TGF－β促进软骨形成，并连续静脉输注rhEPO。Elliott等［49］对其进行了2年动态随访，结果显示术后1周移植物观察到血管再生，术后8周局部有强烈的中性粒细胞表达，术后12个月上皮细胞明显恢复，术后18个月移植物具有较强的生物力学强度，此后无须任何药物干预，2年后完全恢复正常。Berg等［50］对一例76岁喉中下部及气管狭窄患者进行了脱细胞组织工程气管替代治疗，移植后能够有效提供气道开放，术后1周气管出现明显的真菌感染，需要予以抗真菌药物治疗，术后第23天患者不幸去世。尸检病理结果显示，气管移植物表面具有上皮生长、血管新生及软骨细胞与肌细胞表达。

Jungebluth等［51］采用人工生物纳米复合材料气管支气管作为支架材料，与自体骨髓单个核细胞一同在生物反应器内种植36h，随后进行原位移植，术后给予粒细胞集落刺激因子非格司亭（10μg／kg）和红细胞生成素β（40 000IU）治疗。结果显示，患者术后未发生严重并发症，在移植后5个月内无异常症状和肿瘤生长，并且部分移植物被基本健康的上皮覆盖。以上研究结果提示间充质基质细胞表型能够增加外周细胞动员，并上调rhEPO受体、抗细胞凋亡基因、miR－34和miR－449生物标志物的表达水平，从而促进干细胞归巢和细胞介导的创面修复、细胞外基质重塑及植入物的新生血管化。

通过将自体细胞种植在根据患者特异性解剖需求的仿生组织工程支架材料表面，随后置于生物反应器培育成熟或直接进行体内原位移植，并辅以生长因子促进细胞动员、分化、增殖，能够有效进行病损气管替代治疗，从而极大提高患者的生存质量。

1 Baiguera S，DInnocenzo B，Macchiarini P．Current status of regenerative replacement of the airway［J］．Expert Rev Respir Med，2011，5（4）：487－494．

2 He X，Fu W，Zheng J．Cell sources for trachea tissue engineering past present and future［J］．Regen Med，2012，7 （6）：851－863．

3 Hinderer S，Schenke－Layland K．Tracheal tissue engineering：building on a strong foundation［J］．Expert Rev Med Devices，2013，10（1）：33－35．

4 Ott LM，Weatherly RA，Detamore MS．Overview of tracheal tissue engineering：clinical need drives the laboratory approach ［J］．Ann Biomed Eng，2011，39（8）：2091－2113．

5 Hamilton N，Bullock AJ，Macneil S，et al．Tissue engineering airway mucosa：a systematic review［J］．Laryngoscope，2014，124（4）：961－968．

6 Nomoto Y，Kobayashi K，Tada Y，et al．Effect of fibroblasts on epithelial regeneration on the surface of a bioengineered trachea ［J］．Ann Otol Rhinol Laryngol，2008，117（1）：59－64．

7 Okano W，Nomoto Y，Wada I，et al．Bioengineered trachea with fibroblasts in a rabbit model［J］．Ann Otol Rhinol Laryngol，2009，118（11）：796－804．

8 Mohd－Heikal MY，Aminuddin BS，Jeevanan J，et al．Autologous implantation of bilayered tissue－engineered respiratory epithelium for tracheal mucosal regenesis in a sheep model［J］．Cells Tissues Organs，2010，192（5）：292－302．

9 Kim JH，Kong WH，Kim JG，et al．Possibility of skin epithelial cell transdifferentiation in tracheal reconstruction［J］．ArtifOrgans，2011，35（2）：122－130．

10 Komura M，Komura H，Kanamori Y，et al．An animal model study for tissue－engineered trachea fabricated from a biodegradable scaffold using chondrocytes to augment repair of tracheal stenosis［J］．J Pediatr Surg，2008，43（12）：2141－2146．

11 Tani G，Usui N，Kamiyama M，et al．In vitro construction of scaffold－free cylindrical cartilage using cell sheet－based tissue engineering［J］．Pediatr Surg Int，2010，26（2）：179－185．

12 Weidenbecher M，Tucker HM，Gilpin DA，et al．Tissue－engineered trachea for airway reconstruction［J］．Laryngoscope，2009，119 （11）：2118－2123．

13 Hong HJ，Chang JW，Park JK，et al．Tracheal reconstruction using chondrocytes seeded on a poly（l－lactic－co－glycolic acid）－fibrin／hyaluronan［J］．J Biomed Mater Res A，2014，102（11）：4142－4150．

14 Komura M，Komura H，Tanaka Y，et al．Human tracheal chondrocytes as a cell source for augmenting stenotic tracheal segments：the first feasibility study in an in vivo culture system ［J］．Pediatr Surg Int，2008，24（10）：1117－1121．

15 Go T，Jungebluth P，Baiguero S，et al．Both epithelial cells and mesenchymal stem cell–derived chondrocytes contribute to the survival of tissue－engineered airway transplants in pigs［J］．J Thorc Cardiovasc Surg，2010，139（2）：437－443．

16 Martlnez－Gonzalez I，Moreno R，Petriz J，et al．Engraftment potential of adipose tissue－derived human mesenchymal stem cells after transplantation in the fetal rabbit［J］．Stem Cells Dev，2012，21（18）：3270－3277．

17 Zeng Y，Rong M，Liu Y，et al．Electrophysiological characterisation of human umbilical cord blood－derived mesenchymal stem cells induced by olfactory ensheathing cell－conditioned medium［J］．Neurochem Res，2013，38（12）：2483－2489．

18 Weber B，Kehl D，Bleul U，et al．In vitro fabrication of autologous living tissue－engineered vascular grafts based on prenatally harvested ovine amniotic fluid－derived stem cells［J］．J Tissue Eng Regen Med，2013，doi：10．1002／term．1781．［Epub ahead of print］．

19 Baiguera S，Jungebluth P，Mazzanti B，et al．Mesenchymal stromal cells for tissue－engineered tissue and organ replacements ［J］．Transpl Int，2012，25（4）：369－382．

20 Nakamura T，Sato T，Araki M，et al．In situtissue engineering for tracheal reconstruction using a luminar remodeling type of artiflcial trachea［J］．J Thorc Cardiovasc Surg，2009，138（4）：811－819．

21 Jungebluth P，Bader A，Baiguera S，et al．The concept of in vivo airway tissue engineering［J］．Biomaterials，2012，33（17）：4319－4326．

22 Fecek C，Yao D，Kacorri A，et al．Chondrogenic derivatives of embryonic stem cells seeded into 3Dpolycaprolactone scaffolds generated cartilage tissue in vivo［J］．Tissue Eng Part A 2008，14（8）：1403－1413．

23 Hiramatsu K，Sasagawa S，Outani H，et al．Generation of hyaline cartilaginous tissue from mouse adult dermal fibroblast culture by defined factors［J］．J Clin Invest，2011，121（2）：640－657．

24 Jungebluth P，Moll G，Baiguera S，et al．Tissue－engineered airway：a regenerative solution［J］．Clin Pharmacol Ther，2012，91（1）：81－93．

25 Crapo PM，Gilbert TW，Badylak SF．An overview of tissue and whole organ decellularization processes［J］．Biomaterials，2011，32（12）：3233－3243．

26 Zang M，Zhang Q，Chang EI，et al．Decellularized tracheal matrix scaffold for tissue engineering［J］．Plast Reconstr Surg，2012，130（3）：532－540．

27 Del Gaudio C，Baiguera S，Ajalloueian F，et al．Are synthetic scaffolds suitable for the development of clinical tissueengineered tubular organs？［J］J Biomed Mater Res A，2014，102（7）：2427－2447．

28 Grimmer JF，Gunnlaugsson CB，Alsberg E，et al．Tracheal reconstruction using tissue－engineered cartilage［J］．Arch Otolaryngol Head Neck Surg，2004，130（10）：1191－1196．

29 Luo X，Zhou G，Liu W，et al．In vitro precultivation alleviates post－implantation inflammation and enhances development of tissue－engineered tubular cartilage［J］．Biomed Mater，2009，4 （2）：025006．

30 Tsao CK，Ko CY，Yang SR，et al．An ectopic approach for engineering a vascularized tracheal substitute［J］．Biomaterials，2014，35（4）：1163－1175．

31 Ajalloueian F，Lim ML，Lemon G，et al．Biomechanical and biocompatibility characteristics of electrospun polymeric tracheal scaffolds［J］．Biomaterials，2014，35（20）：5307－5315．

32 Komura M，Komura H，Kanamori Y，et al．An animal model study for tissue－engineered trachea fabricated from a biodegradable scaffold using chondrocytes to augment repair of tracheal stenosis［J］．J Pediatr Surg，2008，43（12）：2141－2146．

33 Igai H，Chang SS，Gotoh M，et al．Tracheal cartilage regeneration and new bone formation by slow release of bone morphogenetic protein（BMP）－2［J］．ASAIO J，2008，54（1）：104－108．

34 Tana Q，Hillingera S，Blitterswijkc CAv，et al．Intra－scaffold continuous medium flow combines chondrocyte seeding and culture systems for tissue engineered trachea construction［J］．Interact Cardiovasc Thorac Surg，2009，8（1）：27－30．

35 Tan Q，Steiner R，Yang L，et al．Accelerated angiogenesis by continuous medium flow with vascular endothelial growth factor inside tissue－engineered trachea［J］．Eur J Cardiothorac Surg，2007，31（5）：806－811．

36 Ronzière MC，Perrier E，Mallein－Gerin F，et al．Chondrogenicpotential of bone marrow－and adipose tissue－derived adult human mesenchymal stem cells［J］．Biomed Mater Eng，2010，20（3）：145－158．

37 Tani G，Usui N，Kamiyama M，et al．In vitro construction of scaffold－free cylindrical cartilage using cell sheet－based tissue engineering［J］．Pediatr Surg Int，2010，26（2）：179－185．

38 Lin CH，Hsu SH，Huang CE，et al．A scaffold－bioreactor system for a tissue－engineered trachea［J］．Biomaterials，2009，30（25）：4117－4126．

39 Furlani D，Li W，Pittermann E，et al．A transformed cell population derived from cultured mesenchymal stem cells has no functional effect after transplantation into the injured heart［J］．Cell Transplant，2009，18（3）：319－331．

40 Luo X，Liu Y，Zhang Z，et al．Long－term functional reconstruction of segmental tracheal defect by pedicled tissue－engineered trachea in rabbits［J］．Biomaterials，2013，34（13）：3336－3344．41 Schanz J，Pusch J，Hansmann J，et al．Vascularised human tissue models：a new approach for the refinement of biomedical research［J］．J Biotechnol，2010，148（1）：56－63．

42 Kim JH，Kim J，Kong WH，et al．Factors affecting tissue culture and transplantation using omentum［J］．ASAIO J，2010，56（4）：349－355．

43 Baiguera S，Jungebluth P，Burns A，et al．Tissue engineered human tracheas for in vivo implantation［J］．Biomaterials，2010，31（34）：8931－8938．

44 Sun F，Pan S，Shi HC，et al．Structural integrity，immunogenicity and biomechanical evaluation of rabbit decelluarized tracheal matrix［J］．J Biomed Mater Res A，2015，103（4）：1509－1519．45 Macchiarini P，Jungebluth P，Go T，et al．Clinical transplantation of a tissue－engineered airway［J］．Lancet，2008，372（9655）：2023－2031．

46 Gonfiotti A，Jaus MO，Barale D，et al．The first tissueengineered airway transplantation：5－year follow－up results［J］．Lancet，2014，383（9913）：238－244．

47 Delaere P，Vranckx J，Verleden G，et al．Tracheal allotransplantation after withdrawal of immunosuppressive therapy［J］．N Engl J Med，2010，362（2）：138－145．

48 Laurance J．British boy receives trachea transplant built with his own stem cells［J］．BMJ，2010，340：c1633．

49 Elliott MJ，De Coppi P，Speggiorin S，et al．Stem－cell－based，tissue engineered tracheal replacement in a child：a 2－year follow－up study［J］．Lancet，2012，380（9846）：994－1000．

50 Berg M，Ejnell H，Kovacs A，et al．Replacement of a tracheal stenosis with a tissue－engineered human trachea using autologous stem cells－a case report［J］．Tissue Eng Part A，2014，20（1－2）：389－397．

51 Jungebluth P，Alici E，Baiguera S，et al．Tracheobronchial transplantation with a stem－cell－seeded bioartificial nanocomposite a proof－of－concept study［J］．Lancet，2011，378（9808）：1997－2004．

（本文编辑：周珠凤）

孙飞，史宏灿．组织工程气管替代治疗的临床转化研究进展［J／CD］．中华胸部外科电子杂志，2015，2（2）：88－93．

Research progress of clinical translating tissue－engineered tracheal replacement

Sun Fei，Shi Hongcan．1Department of General Thoracic Surgery，Yangzhou University，Yangzhou 225001，China；2Taizhou Peoples Hospital，Taizhou 225300，China；3Jiangsu Key Laboratory of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine for Prevention and Treatment of Senile Diseases，Yangzhou 225001，China

Shi Hongcan，Email：shihongcan＠hotmail．com

Objective There are a variety of trachea diseases with different clinical settings，which may extend from a surgical approach to total organ replacement．Tissue engineering involves modifying cells or tissues in order to repair，regenerate，or replace tissues in the body，which seems to be a promising approach for tracheareplacement．It has now become evident that the key factors for successful clinical tissue engineering include a scaffold or matrix of natural or synthetic origin，autologous or allogeneic cells，a bioreactor to mimic the physiologic environment（in vitro or in vivo），as well as sitespecific tissue protection by means of biomolecule／pharmacologic intervention．This review elaborates on the essential components of the tissue－engineering approach，and discusses the progress of the revolutionary trachea clinical transplantation．

Tissue engineering； Trachea； Clinical transplantation

10．3877／cma．j．issn．2095－8773．2015．02．003

国家自然科学基金资助项目（81370118、81170014）；扬州大学“高端人才支持计划”资助项目（201431）

225001 扬州大学临床医学院胸外科1，泰州市人民医院2，江苏省中西医结合老年病防治重点实验室3

史宏灿，E－mail：shihongcan＠hotmail．com且上皮细胞分化传代较快。将气管上皮细胞与成纤维细胞进行共培养，能够促进具有一定形态和功能的上皮再生［6］。Okano等［7］将仅覆盖有成纤维细胞的生物工程支架植入兔气管缺损部位后，能够有效促进气管上皮再生。Mohd－Heikal等［8］将鼻上皮细胞与成纤维细胞共培养，可促进气管呼吸上皮的生成，从而有效治疗气管缺损。Kin等［9］利用皮肤上皮细胞作为细胞来源进行气管缺损重建，结果证实皮肤上皮细胞能够在气管表面保持活性达数月之久，并可有效分化为气管上皮细胞。

2015－03－12）