同种异体肌骨组织利用的技术和应用管理

孙磊（北京积水潭医院骨库，北京市创伤骨科研究所骨组织移植与再生实验室，北京 100035）

骨移植的最早报道是1878年苏格兰的William Macew为1例因4岁骨髓炎所致肱骨缺损的患儿施行异体植骨术，且成功愈合。近百年来，随着科技手段的进步，管理水平的提高，异体肌骨组织的利用领域不断拓展，为罹患相关病痛的患者提供了有效的解决方案。

近年来，我国的器官捐献取得了令世界瞩目的成就。除肝肾心肺等大器官的捐献，挽救了千万人的生命，异体组织的捐献和利用，也逐渐受到重视。本文重点对异体肌骨组织国内外研究、应用和管理现状进行简单概括。

1 现代技术在肌骨组织保存中的应用

与器官移植有所区别的是：异体肌骨组织可以通过一定的技术，在一定时间内进行保存，然后用于组织的修复和重建、甚至再生。

深低温冷冻保存技术指将生物、生命组织或细胞等有机物质和其他物质在-196℃或以下的温度中保存的一种科技。较早用于保存的异体骨组织包括肌腱、血管等组织［1］。这种技术的原理是：在低温的情况下，可以更长期保存蛋白的活性，这样异体骨组织中的活性蛋白，如骨形态发生蛋白（bone morphogenetic protein，BMP）等，可以保证移植到宿主体内，发挥活性作用，提高与宿主愈合的程度。深低温冰箱，现在常被定义为低于等于-80℃，因而，这种技术比较普及，而且花费也比较低，所以常被各个机构采用［2］。

冻干技术也是传统的一种保存技术。主要是利用脱掉水分，使组织不易腐败，适应常温保存的特点。但是这种技术往往导致组织的物理性能发生重大改变，而不适合移植。但是，近年来由于其他技术的复合应用，冻干技术又得以重新受到青睐［3］。

由于上述技术的局限，组织的新鲜保存技术受到关注。比如异体软骨的保存，Bugbee等［4］发现异体软骨保存在组织培养基中，如果在4℃的环境中，可以保存4周，软骨细胞可以存活60%以上。

程序控制低温保存技术可以使软骨组织迅速通过玻璃变状态，不至于使冰晶破坏细胞内部结构而使细胞死亡，进而使软骨得以长时间的保存。也可以使用阶梯降温技术来达到软骨保存的目的，但是这种技术还有待进一步开发和验证［4-5］。

2 组织灭菌技术的发展

伽马射线或X射线辐照消毒是经过历史验证有效的组织消毒方法，但是这种方法更多地灭活了异体骨组织中的活性蛋白，常常导致植骨不愈合。Attia等［6］采用核糖交联的办法，保护辐照消毒异体骨的强度。有人结合清洗技术，降低移植物的细菌负载量，从而降低辐照的强度，提高了移植愈合效果，能否完全不用辐照灭菌异体骨移植物，目前仍在研究中［6］。环氧乙烷也曾经被用于异体组织的消毒，有研究认为采用中等剂量的环氧乙烷，平衡成骨活性的降低和灭菌效果［7］。Crnogaca等［8］采用复合助剂以及抗生素进行保护，降低细菌的负载，又能够保持异体骨的活性。这一技术也在不同机构应用。笔者团队，探讨使用系列物理化学乃至生物的办法，对异体组织进行消毒或灭菌，从而达到最大限度地保留成骨或软骨活性［9］。

3 移植手术骨技术和器械的发展

由于手术技术和相关器械的发展，异体肌腱修复前后交叉韧带，可以在比较复杂的解剖环境下进行，而且可以很好地恢复关节运动功能。马赛克骨软骨移植是通过独特开发设计的环钻，采取自体或异体的骨软骨组织，进行宿主骨软骨组织的修复［10］。专门设计的大块骨软骨移植工具，可以使供体关节面基本满足受体的关节软骨的曲度要求，而且在植入过程中，宿主骨软骨和供体可以非常严密地贴合［11］。意大利Rizzoli骨科学院采用自行设计和移植装置，对1例40岁左右的运动爱好者，早期过度使用而导致严重磨损膝关节，进行了异体全膝关节表面置换［12-13］。上述技术，除了技术理念的进步以外，手术技术辅助装置的创新设计是其得以成功应用的关键。半月板的关节镜下微创手术移植技术得以实现，也主要是特殊器械的设计和手术技术的发展的结果［14］。除了技术理念的进步以外，手术技术辅助装置的创新设计，是上面技术得以成功应用的关键。

4 计算机辅助技术对骨组织移植技术的发展

计算机辅助设计和制备技术（CAD/CAM）使移植技术更加精准高效。口腔科根据拔牙的CT计算机模型形态，在体外计算机预制与拔牙窝形态完全一致的异体移植物，植入方便、与宿主切合度高、愈合效率也高。因此作者推测，未来在异体组织移植技术中，计算机可能发挥到手术前测量、规划，手术中辅助微创植入等精准和智能化，从而提高愈合效果［15］。

3D打印技术也可以应用于异体组织移植中，异体组织的衍生物，作为原料，形成生物墨水，可以打印不同形态和功能的组织，方便手术，同时修复不同组织，提高愈合效率［16］。计算机与骨组织移植技术相融合，发展的空间依然很大。

5 复合制备技术

早有人将脱钙不脱钙以及部分脱钙的异体骨，以不同颗粒度复合使用，这样脱钙骨的活性因颗粒度的不同，可以使活性得以缓释，提高成骨效率。异体骨粉加以辅剂，加工成骨泥，可经微创途径注射到应用部位，使骨组织得以修复［17］。北京积水潭医院骨库团队，采用异体皮肤、脱钙骨基质颗粒、肌腱来源的胶原，复合异体组织，制备城结构一体化软骨软骨再生支架，应用于动物实验，初步获得良好的修复效果［18］。

6 复合组织移植

骨跟腱、骨髌骨肌腱骨用于修复前后交叉韧带的技术，使得骨的一端植入骨组织，肌腱用于替代损伤的肌腱。这种结构的组织非常适合修复前后交叉韧带。骨软骨组织可以同时修复骨软骨病损的软骨和骨组织［19］。

7 微粒组织移植

20世纪80年代，北京积水潭医院为了使自体皮肤发挥更大的修复效果，把自体皮肤制备成微粒，涂敷覆盖烧伤组织，成活的微粒皮肤可以扩展生成更大的皮肤组织，而且组织学层面发现毛囊能够部分再生［20］。软骨组织被制备成约1 mm左右的微粒，复合生物胶，修复软骨组织，在一些中心获得满意效果［21］。Julie Glowacki等［22］的研究证实，微粒脱钙骨基质粉，可在细胞和分子水平，在一定条件下，诱导软骨形成。

8 异体组织衍生物

解放军总医院卢世璧、郭全义团队将异体软骨组织经过脱细胞等工艺，制备成有一定结构取向的支架，复合自体软骨细胞，修复软骨缺损，取得了良好的临床效果［23］。北京市积水潭医院将异体真皮组织经过脱细胞、微结构化和表面修饰等工艺，制备成软骨修复支架，复合PRP、自体软骨细胞，修复软骨损伤，在动物实验层面获得满意效果［24］。异体脱细胞血管被北京积水潭医院泌尿科用于损伤尿道的修复的研究，也取得了满意的效果。北京医科大学第三医院傲英芳团队将脱钙骨基质用于修复软骨组织，也有望为软骨修复提供一个解决方案。

9 与组织工程再生医学概念和技术的融合

前文部分提到一些异体组织衍生物复合某种细胞从而将这些组织进行组织工程化，修复相应的组织，自体富血小板血浆、自体骨髓基质细胞、自体软骨细胞等，是目前已经经过多数临床机构研究证实，能够作为增强异体组织移植效果的生物因素［24］。血管基质组分（stromal vascular fraction，SVF）是从患者自体抽取的脂肪组织中提取有效成分，含有多种具有修复功能的细胞以及细胞因子混合物形成的细胞群。一些临床机构已经证实，自体的SVF能起到良好的促进组织修复作用［25］，有可能也是增强异体组织移植效益的希望的生物因素。

10 关于传染病供体

传染性肝炎，尤其是艾滋病患者的组织，在传统的认识条件下，是绝对不能作为组织供体的。但是由于器官捐献的宝贵，一些机构尝试经过比较严密的条件下，移植于感染同样疾患的受体。笔者团队曾尝试复合洗脱方法处理的异体组织，有望对病毒等有可能感染的因素进行部分清除，从而提高移植物的安全性［26］。

11 骨库的运营管理

美国组织库协会 （American Association of Tissue Bank，AATB）是北美规范化组织库的一个民间组织，这个组织出台组织库标准，起到规范组织的作用。欧洲组织库协会（European Association of Tissue Bank，EATB）在欧洲发挥着同样的作用。中国骨组织库协会也在相关的领域，组织专家，协助国家食品药品监督管理总局、国家卫生健康委员会制定了一系列技术和管理标准，为中国骨组织规范化起到了促进作用。

骨组骨库，在全球范围内，基本以两种体制存在。一种是存在于医院内的骨组织库，另一种是独立存在于社会组织库。两种形式的组织库都采用同样的《良好药品生产规范》（Good Manufacture Practice，GMP）质量体系，遵守非盈利的运营模式。

总之，同种异体肌骨组织利用的技术和应用管理在不断进步和规范，我国的相关事业还在发展之中。