全球性技术难题的重大突破:国际首例“人造活性骨”修复大段骨缺损获得成功

2017-06-14   文章来源:西京骨科医院 毕龙    点击量:112 我要说

世界首例通过组织工程方法修复的12厘米长胫骨缺损病例,在经过20个月的修复后完全康复,患者关节活动及行走如同常人。这是西京骨科医院院长裴国献教授研究团队经过20年的研究和探索,利用组织工程再生技术在修复大段骨缺损这一全球性难题上取得的重大突破。


患者向媒体展示骨缺损修复后的运动功能

裴国献教授介绍组织工程再生骨修复技术

2017年6月13日,这名35岁的甘肃患者孔军(化名)来到西京骨科医院复查,并与媒体见面。22个月前,裴国献教授研究团队利用组织工程再生技术,通过抽取患者自体骨髓细胞、体外细胞纯化扩增、细胞和骨支架共培养等环节,在体外定制性构建出一块个体化的组织工程骨复合移植物,为孔军的大段负重骨骨缺损进行了修复。

再生骨移植22个月,患者行动如常人

孔军于2014年9月不慎被石块砸伤,导致双下肢胫腓骨开放性骨折,其中右腿胫骨有一处较大的骨折块丢失,在当地医院相应外固定手术治疗后,术后1年复查时显示右腿胫骨骨缺损长达12厘米。


术后一年,患者无法负重下地、只能靠扶拐行走,严重影响日常生活,丧失了劳动能力。为解除病痛,孔军慕名来到西京骨科医院就诊。

以西京骨科医院裴国献院长为首的研究团队在充分了解病情并多次同患者沟通后,决定利用研究团队20年来的研究成果、国际上最新的组织工程再生技术,帮助患者解除病痛。

经过前期周密准备,研究团队详细制定了组织工程再生骨临床转化应用方案,在患者知情同意、西京临床试验伦理委员会批准后,正式开始实施该项国际前沿最新技术。


研究团队首先抽取患者自体骨髓,进行实验室体外分离和培养扩增,获得足够的种子细胞——自体骨髓基质细胞,之后根据患者骨缺损CT数据,应用CFDA批准临床应用的磷酸三钙材料制备与患者右胫骨缺损形状与大小尺寸相匹配的生物材料支架。

随后,研究团队将获得的自体干细胞接种到组织工程骨生物材料支架上,放入团队自主研发的生物反应器内培养二周,让干细胞和多孔骨支架充分复合和生长,在体外形成了患者所需的个体化定制的组织工程再生骨复合物。


2015年8月3日,研究团队在全麻下为孔军实施右胫骨骨缺损组织工程再生骨移植修复术。术中,他们将前期个体化定制的组织工程再生骨植入右胫骨骨缺损处,成功地为患者修复长达12厘米的大段骨缺损。


术后,他们按照组织工程再生骨临床转化应用方案定期进行血液指标、免疫指标和影像学指标的检测复查,患者术后3个月即可扶拐下地行走,术后6个月可弃拐逐步下地负重行走,12个月拆除已使用了2年的外固定支架,行走及下肢关节活动如常,恢复了正常的生活与劳动能力。


如今,术后22个月的患者已可快步行走、上下楼梯和搬移重物,其日常活动与重体力劳动与常人无异。

大段骨缺损被修复,裴国献教授团队破世界难题

迄今为止,肢体大段骨缺损(通常指大于6厘米)的修复一直是困扰临床的一项国际性医学难题。传统修复方法为自体骨移植、人工骨移植及同种异体骨移植,均有其各自的局限性,无法满足临床的需要,从而导致大量患者严重的伤残、乃至截肢,给患者、家庭和社会带来了沉重的负担。

组织工程再生技术的问世,为这一重大国际临床难题的解决,提供了一项重要的骨再生修复国际前沿最新技术。

何为组织工程再生骨?通俗地讲,就是采用患者自身的细胞、通过培养获得足够的细胞数量后,再复合到一种能与人体相容的多孔生物材料上形成一个“组织工程骨复合物”,然后再植入到患者体内骨缺损处进行修复,即在体外根据患者的骨缺损形状与尺寸,定制、构建一个个性化的、带有细胞活性的“再生骨”。

由于这个体外自备的“再生骨”具有细胞活性,因而植入到体内后就相当于自体骨移植一样,具有活性、血循环丰富,可以更快的修复骨缺损、促进骨愈合。因而,组织工程再生骨是修复大段骨缺损国际上公认的最理想手段,是最新的一项国际前沿生物治疗技术。

目前,国际上有关采用组织工程再生骨修复的骨缺损仅为小范围的、腔穴性的缺损,不能够真正体现出组织工程再生骨的临床价值。国际上亦有修复6-8厘米骨缺损的报道,但仅为短期随访,长期效果不得而知。

据西安交通大学教育部科技查新工作站(Z08)查新结果:该病例为世界首例通过组织工程方法修复的长度超过10厘米的负重骨骨缺损病例。这是以西京骨科医院裴国献院长为首的组织工程研究团队20年不断研究和探索的结果,是世界首例采用组织工程再生骨修复大段负重骨的成功案例。

该手术的成功实施标志着应用组织工程技术修复大型骨缺损成为可能,是组织工程骨这项再生医学科技从实验室研究走向临床应用的重要开端;是组织工程再生骨修复大段骨缺损这一全球性难题的重大突破;它具有重要的临床价值、军事医学价值与重大的社会意义。

20年研究成就斐然,将组建多中心临床转化团队

从1996年起,裴国献教授研究团队作为国内最早从事组织工程再生骨研究的团队之一,20年来围绕组织工程再生骨的种子细胞源、血管和神经在组织工程骨构建中的作用及机理、血管神经化与组织工程骨的同步构建、临床转化前关键技术等重大科学问题,开展了系统、深入的研究,取得了重大的研究突破;完成了从小动物(小鼠、大鼠、兔子)、大动物(山羊)、高级动物(恒河猴)到人体骨髓来源的系列MSC培养与表型鉴定,制定出了标准的制备流程。

他们在国际上率先提出血管、神经与组织工程骨同步构建的新理念,并在大动物及高等动物体内构建成功。研究团队所提出的新理论、新观点、动物模型及其研究成果得到了国际上的充分肯定,是我国组织工程再生骨研究的领军团队。

该研究项目先后获得国家973、863、国家自然科学基金重点等课题20项,发表SCI论文50篇,获得多项科技成果奖;主要论著被国际材料学、细胞学和骨科学权威杂志他引325次,被骨科学权威杂志《J Bone and Joint Surgery(美国版)》评选为年度骨科研究最新进展,相关研究内容被写入美国教科书;获得国内发明专利10项、国际专利1项。

在国际首例组织工程再生骨成功修复大段骨缺损的基础上,该研究团队目前正在组织国内多家医院组建形成多中心的临床转化团队,完善组织工程再生骨临床转化应用方案,制定组织工程再生骨临床应用专家共识,在全国范围内推广转化应用这项最新国际前沿技术,以应用于更多临床病例,挽救更多的伤残患者。

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