同種異體肌骨組織利用的技術和應用管理

孫磊（北京積水潭醫(yī)院骨庫，北京市創(chuàng)傷骨科研究所骨組織移植與再生實驗室，北京 100035）

骨移植的最早報道是1878年蘇格蘭的William Macew為1例因4歲骨髓炎所致肱骨缺損的患兒施行異體植骨術，且成功愈合。近百年來，隨著科技手段的進步，管理水平的提高，異體肌骨組織的利用領域不斷拓展，為罹患相關病痛的患者提供了有效的解決方案。

近年來，我國的器官捐獻取得了令世界矚目的成就。除肝腎心肺等大器官的捐獻，挽救了千萬人的生命，異體組織的捐獻和利用，也逐漸受到重視。本文重點對異體肌骨組織國內(nèi)外研究、應用和管理現(xiàn)狀進行簡單概括。

1 現(xiàn)代技術在肌骨組織保存中的應用

與器官移植有所區(qū)別的是：異體肌骨組織可以通過一定的技術，在一定時間內(nèi)進行保存，然后用于組織的修復和重建、甚至再生。

深低溫冷凍保存技術指將生物、生命組織或細胞等有機物質(zhì)和其他物質(zhì)在-196℃或以下的溫度中保存的一種科技。較早用于保存的異體骨組織包括肌腱、血管等組織［1］。這種技術的原理是：在低溫的情況下，可以更長期保存蛋白的活性，這樣異體骨組織中的活性蛋白，如骨形態(tài)發(fā)生蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）等，可以保證移植到宿主體內(nèi)，發(fā)揮活性作用，提高與宿主愈合的程度。深低溫冰箱，現(xiàn)在常被定義為低于等于-80℃，因而，這種技術比較普及，而且花費也比較低，所以常被各個機構(gòu)采用［2］。

凍干技術也是傳統(tǒng)的一種保存技術。主要是利用脫掉水分，使組織不易腐敗，適應常溫保存的特點。但是這種技術往往導致組織的物理性能發(fā)生重大改變，而不適合移植。但是，近年來由于其他技術的復合應用，凍干技術又得以重新受到青睞［3］。

由于上述技術的局限，組織的新鮮保存技術受到關注。比如異體軟骨的保存，Bugbee等［4］發(fā)現(xiàn)異體軟骨保存在組織培養(yǎng)基中，如果在4℃的環(huán)境中，可以保存4周，軟骨細胞可以存活60%以上。

程序控制低溫保存技術可以使軟骨組織迅速通過玻璃變狀態(tài)，不至于使冰晶破壞細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)而使細胞死亡，進而使軟骨得以長時間的保存。也可以使用階梯降溫技術來達到軟骨保存的目的，但是這種技術還有待進一步開發(fā)和驗證［4-5］。

2 組織滅菌技術的發(fā)展

伽馬射線或X射線輻照消毒是經(jīng)過歷史驗證有效的組織消毒方法，但是這種方法更多地滅活了異體骨組織中的活性蛋白，常常導致植骨不愈合。Attia等［6］采用核糖交聯(lián)的辦法，保護輻照消毒異體骨的強度。有人結(jié)合清洗技術，降低移植物的細菌負載量，從而降低輻照的強度，提高了移植愈合效果，能否完全不用輻照滅菌異體骨移植物，目前仍在研究中［6］。環(huán)氧乙烷也曾經(jīng)被用于異體組織的消毒，有研究認為采用中等劑量的環(huán)氧乙烷，平衡成骨活性的降低和滅菌效果［7］。Crnogaca等［8］采用復合助劑以及抗生素進行保護，降低細菌的負載，又能夠保持異體骨的活性。這一技術也在不同機構(gòu)應用。筆者團隊，探討使用系列物理化學乃至生物的辦法，對異體組織進行消毒或滅菌，從而達到最大限度地保留成骨或軟骨活性［9］。

3 移植手術骨技術和器械的發(fā)展

由于手術技術和相關器械的發(fā)展，異體肌腱修復前后交叉韌帶，可以在比較復雜的解剖環(huán)境下進行，而且可以很好地恢復關節(jié)運動功能。馬賽克骨軟骨移植是通過獨特開發(fā)設計的環(huán)鉆，采取自體或異體的骨軟骨組織，進行宿主骨軟骨組織的修復［10］。專門設計的大塊骨軟骨移植工具，可以使供體關節(jié)面基本滿足受體的關節(jié)軟骨的曲度要求，而且在植入過程中，宿主骨軟骨和供體可以非常嚴密地貼合［11］。意大利Rizzoli骨科學院采用自行設計和移植裝置，對1例40歲左右的運動愛好者，早期過度使用而導致嚴重磨損膝關節(jié)，進行了異體全膝關節(jié)表面置換［12-13］。上述技術，除了技術理念的進步以外，手術技術輔助裝置的創(chuàng)新設計是其得以成功應用的關鍵。半月板的關節(jié)鏡下微創(chuàng)手術移植技術得以實現(xiàn)，也主要是特殊器械的設計和手術技術的發(fā)展的結(jié)果［14］。除了技術理念的進步以外，手術技術輔助裝置的創(chuàng)新設計，是上面技術得以成功應用的關鍵。

4 計算機輔助技術對骨組織移植技術的發(fā)展

計算機輔助設計和制備技術（CAD/CAM）使移植技術更加精準高效?？谇豢聘鶕?jù)拔牙的CT計算機模型形態(tài)，在體外計算機預制與拔牙窩形態(tài)完全一致的異體移植物，植入方便、與宿主切合度高、愈合效率也高。因此作者推測，未來在異體組織移植技術中，計算機可能發(fā)揮到手術前測量、規(guī)劃，手術中輔助微創(chuàng)植入等精準和智能化，從而提高愈合效果［15］。

3D打印技術也可以應用于異體組織移植中，異體組織的衍生物，作為原料，形成生物墨水，可以打印不同形態(tài)和功能的組織，方便手術，同時修復不同組織，提高愈合效率［16］。計算機與骨組織移植技術相融合，發(fā)展的空間依然很大。

5 復合制備技術

早有人將脫鈣不脫鈣以及部分脫鈣的異體骨，以不同顆粒度復合使用，這樣脫鈣骨的活性因顆粒度的不同，可以使活性得以緩釋，提高成骨效率。異體骨粉加以輔劑，加工成骨泥，可經(jīng)微創(chuàng)途徑注射到應用部位，使骨組織得以修復［17］。北京積水潭醫(yī)院骨庫團隊，采用異體皮膚、脫鈣骨基質(zhì)顆粒、肌腱來源的膠原，復合異體組織，制備城結(jié)構(gòu)一體化軟骨軟骨再生支架，應用于動物實驗，初步獲得良好的修復效果［18］。

6 復合組織移植

骨跟腱、骨髕骨肌腱骨用于修復前后交叉韌帶的技術，使得骨的一端植入骨組織，肌腱用于替代損傷的肌腱。這種結(jié)構(gòu)的組織非常適合修復前后交叉韌帶。骨軟骨組織可以同時修復骨軟骨病損的軟骨和骨組織［19］。

7 微粒組織移植

20世紀80年代，北京積水潭醫(yī)院為了使自體皮膚發(fā)揮更大的修復效果，把自體皮膚制備成微粒，涂敷覆蓋燒傷組織，成活的微粒皮膚可以擴展生成更大的皮膚組織，而且組織學層面發(fā)現(xiàn)毛囊能夠部分再生［20］。軟骨組織被制備成約1 mm左右的微粒，復合生物膠，修復軟骨組織，在一些中心獲得滿意效果［21］。Julie Glowacki等［22］的研究證實，微粒脫鈣骨基質(zhì)粉，可在細胞和分子水平，在一定條件下，誘導軟骨形成。

8 異體組織衍生物

解放軍總醫(yī)院盧世璧、郭全義團隊將異體軟骨組織經(jīng)過脫細胞等工藝，制備成有一定結(jié)構(gòu)取向的支架，復合自體軟骨細胞，修復軟骨缺損，取得了良好的臨床效果［23］。北京市積水潭醫(yī)院將異體真皮組織經(jīng)過脫細胞、微結(jié)構(gòu)化和表面修飾等工藝，制備成軟骨修復支架，復合PRP、自體軟骨細胞，修復軟骨損傷，在動物實驗層面獲得滿意效果［24］。異體脫細胞血管被北京積水潭醫(yī)院泌尿科用于損傷尿道的修復的研究，也取得了滿意的效果。北京醫(yī)科大學第三醫(yī)院傲英芳團隊將脫鈣骨基質(zhì)用于修復軟骨組織，也有望為軟骨修復提供一個解決方案。

9 與組織工程再生醫(yī)學概念和技術的融合

前文部分提到一些異體組織衍生物復合某種細胞從而將這些組織進行組織工程化，修復相應的組織，自體富血小板血漿、自體骨髓基質(zhì)細胞、自體軟骨細胞等，是目前已經(jīng)經(jīng)過多數(shù)臨床機構(gòu)研究證實，能夠作為增強異體組織移植效果的生物因素［24］。血管基質(zhì)組分（stromal vascular fraction，SVF）是從患者自體抽取的脂肪組織中提取有效成分，含有多種具有修復功能的細胞以及細胞因子混合物形成的細胞群。一些臨床機構(gòu)已經(jīng)證實，自體的SVF能起到良好的促進組織修復作用［25］，有可能也是增強異體組織移植效益的希望的生物因素。

10 關于傳染病供體

傳染性肝炎，尤其是艾滋病患者的組織，在傳統(tǒng)的認識條件下，是絕對不能作為組織供體的。但是由于器官捐獻的寶貴，一些機構(gòu)嘗試經(jīng)過比較嚴密的條件下，移植于感染同樣疾患的受體。筆者團隊曾嘗試復合洗脫方法處理的異體組織，有望對病毒等有可能感染的因素進行部分清除，從而提高移植物的安全性［26］。

11 骨庫的運營管理

美國組織庫協(xié)會 （American Association of Tissue Bank，AATB）是北美規(guī)范化組織庫的一個民間組織，這個組織出臺組織庫標準，起到規(guī)范組織的作用。歐洲組織庫協(xié)會（European Association of Tissue Bank，EATB）在歐洲發(fā)揮著同樣的作用。中國骨組織庫協(xié)會也在相關的領域，組織專家，協(xié)助國家食品藥品監(jiān)督管理總局、國家衛(wèi)生健康委員會制定了一系列技術和管理標準，為中國骨組織規(guī)范化起到了促進作用。

骨組骨庫，在全球范圍內(nèi)，基本以兩種體制存在。一種是存在于醫(yī)院內(nèi)的骨組織庫，另一種是獨立存在于社會組織庫。兩種形式的組織庫都采用同樣的《良好藥品生產(chǎn)規(guī)范》（Good Manufacture Practice，GMP）質(zhì)量體系，遵守非盈利的運營模式。

總之，同種異體肌骨組織利用的技術和應用管理在不斷進步和規(guī)范，我國的相關事業(yè)還在發(fā)展之中。