1 成果简介

以组织工程和干细胞治疗为代表的再生医学是现代医学最具发展潜力的领域，有望成为 继药物和器械治疗之后下一个医疗健康行业的支柱产业。再生医学已在临床成功地用于皮肤 再生，关节软骨重建，肌腱、脊髓损伤修复，免疫系统功能重建等，并在治疗疑难病症（如 遗传性疾病和心血管类疾病）和各类器官组织（如神经、肝脏、心脏、胰腺等）修复和再生 的动物模型和临床试验中显示出良好效果。然而，传统组织工程由于人造组织的空间尺度较 大，需要通过有创性的手术移植来实现，并且由于传质问题，移植人工组织的存活也是一个 重大挑战。相比之下，可注射细胞疗法将游离细胞（如干细胞）通过微创的方式直接注入体 内进行治疗显示出更加良好的临床应用前景。国外现在已有三款干细胞药物和多款干细胞治 疗产品获批上市，外资药企正不惜重资买断干细胞治疗技术。放眼国内，数十个干细胞产业 化基地已经布局成型。全球细胞治疗产业预计到 2020  年的将达到 4000 亿美金的规模。

然而目前干细胞的体外培养扩增质量和成本以及细胞体内传输的成活率等问题制约着 干细胞治疗的发展。清华大学医学院杜亚楠教授研究团队创新性的开发出基于可注射干细胞 3D 微组织的新型再生疗法，证实可大大增强干细胞在病灶区域的定位，存活和组织再生治 疗效果，有望为实现“一针干细胞注射治疗疑难重大疾病”的梦想提供重要工具和手段。据研 究报道，国内对糖尿病足未予足够重视，有限资料表明糖尿病足溃疡主要为缺血性溃疡或神 经缺血性溃疡。40 岁以上、病程超过 5 年的 2 型糖尿病患者中，90%的患者合并有周围血 管病变，其中 43%的患者合并重度的血管病变。我国 50 岁以上糖尿病患者下肢动脉病变的 患病率高达 19.47%~23.8%。糖尿病患者下肢截肢的相对危险是非糖尿病患者的 40 倍，约 85%的截肢是由足溃疡引发的，15%左右的糖尿病患者一生中会发生足溃疡。因此，现迫切 需要治愈下肢缺血性疾病的疗法。3D 微组织再生疗法仅需要相当于传统干细胞疗法十分之 一用量就可使患下肢缺血疾病的小鼠实现血管和肌肉组织再生，避免截肢。这是迄今为止文 献报道的可实现下肢缺血再生和治疗所需干细胞量最少和最有效的报道。与此同时，3D 微 组织疗法目前在科研领域内，也在大动物（犬）椎间盘蜕变、小动物（鼠）皮肤损伤及小动 物（鼠）肝衰竭等模型中得到有力验证。这种可注射 3D 微组织平台技术可辅助各种类型的 细胞治疗和组织再生，有望像药物传递对于药物治疗一样在细胞治疗领域产生广泛而重大的

影响。其潜在市场主要是各大医院和医疗机构，将成为未来治疗重大疑难疾病的利器。 产品优势：

1) 3D 微组织疗法，可实现干细胞体外 3D 仿生型 大规模培养；

2) 3D 微组织在体外培养过程中，微组织构建的干 细胞微环境可产生预激机制，相比于传统的二维扩增培 养，更加有效的维持干细胞在体外的活性与功能；

3) 3D 微组织疗法，可避免游离干细胞在体内病灶 区大量流失（微尺度特性），防止细胞在注射移植过程中 的损害（高弹性特性）。

4) 3D 微组织疗法构建的体外干细胞微环境，可抵

御病灶区的周边的恶劣环境，维持干细胞活性与功能，提高治疗效率；

5) 3D 微组织疗法目前已在小动物下肢缺血（糖尿病足）模型中得到有力验证：该疗 法仅需要相当于传统游离细胞疗法十分之一的间充质干细胞用量就可使患有下肢缺血性疾 病的小鼠实现血管和肌肉组织再生，避免截肢，这是迄今为止文献报道的可实现下肢缺血再 生和治疗所需干细胞量最少和最有效的报道。

6) 3D 微组织疗法目前也在大动物（犬）椎间盘蜕变、小动物（鼠）皮肤损伤及小动 物（鼠）肝衰竭等模型中得到有力验证。

2 应用说明

2011 年至 2015 年，3D 微组织疗法在大动物（犬）椎间盘蜕变、小动物（鼠）下肢缺 血、小动物（鼠）皮肤损伤及小动物（鼠）肝衰竭等模型中得到有力验证。

应用此新型疗法我们还成功的实现了微创高效治疗比格犬的椎间盘退变。核磁和 X 光 检测都表明在半年的治疗周期中，3D 微组织较游离细胞注射治疗在促进髓核再生和维持椎 间盘高度等方面都有显著增强。与此同时，由于椎间盘是一个高内压的特殊组织，传统游离 细胞注射治疗后会沿注射孔道返流在椎间盘外部形成骨赘，产生二次病灶。由于高弹性 3D 微组织要比注射孔道尺度要大，从而防止了细胞返流，避免了骨赘的形成，大大提高了治疗 的安全性。相关工作发表在生物材料著名期刊 Biomaterials 上，被杂志主编哥伦比亚大学 Kam Leong 教授认为是世界一流的工作。

相关文章已发表在国际知名的美国科学院院刊（PNAS）和生物材料权威期刊 Acta Biomaterialia，Biomaterials，lab on chip 等杂志上，并被国内外期刊和媒体广泛报道，产生 了广泛影响。

申请相关专利两项，一项已授权。 同时我们已与国内外众多合作者建立了临床和科研方面的紧密合作关系。特别是在下肢

缺血性疾病等治疗领域与北京清华长庚医院整形科的黄晨昱主任建立了合作关系。在肝纤维 化疾病治疗领域与北京清华长庚医院肝胆胰外科董家鸿院长团队合作。在干细胞治疗的基础 研究领域与香港大学的 Barbara Chan 教授、美国加州大学（UC-IRVINE） Weian Zhao 教授， 协和医学研究院赵春华教授以及海军总医院阮狄克教授紧密合作攻坚。

3 效益分析

由于目前国内外尚无同类产品，而干细胞治疗和再生医学的需求比较迫切，因此本平台 技术具有较大的推广空间。

4 合作方式

联合推广。

5 所属行业领域

新材料/医疗卫生。