组织工程皮肤未来的机遇和挑战
1.种子细胞方面 不同来源的种子细胞将产生不同的临床效果。Hirt-Burri等用逆转录多聚酶链反应（reverse transcription polymerase chain reaction，RT-PCR）检测到胎儿皮肤细胞和新生儿包皮细胞的转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）超家族基因和神经/血管生长因子基因表达存在明显差异，如TGF-β2前者比后者高6倍，而TGF-β10前者比后者低11.8倍。这些基因的表达差异导致临床效果各不相同，因而选择合适的异体细胞作为组织工程的种子细胞，对保证临床效果具有重要意义。
文献报道在同样的处理与培养条件下，10份脐带血样本中仅从1份获得了MSCs，而从所有10份脐带组织标本中获得了大量多能MSCs，与脐带血相比，脐带组织内的MSCs含量更加丰富。Baksh等比较了来源于脐带和骨髓的hMSCs的增殖和多向分化潜能，结果支持脐带来源的hMSCs有较好的适用性。
此外文献还报道，移植BMSCs有助于急性创面皮肤结构的再生。与BMSCs相比，脐带具有来源广泛、获取方便、抗原性低、能更好地规避生物伦理学问题等更多的优势，有望成为组织工程种子细胞的新来源，而这方面的研究目前尚无文献报道，有待进一步研究证实。将来可以考虑建立脐带库，根据需要可随时提供自体MSCs。另外，将皮肤成体细胞如Fb通过体外基因重新编程，可诱导为多能干细胞，这是未来种子细胞理想来源的一个新的研究方向。
2.支架材料方面 皮肤替代物容易血管化的最大厚度约0.4mm，当在异体真皮基质基础上构建的皮肤替代物超过此厚度时，将导致血管化延迟，移植物脱落，因此在构建时要考虑到产品的厚度。在应用异源性胶原蛋白时，应对胶原进行特殊处理，最大限度地降低胶原的抗原性，提高材料安全性。若将表皮细胞直接培养在异体脱细胞真皮基质表面，二者连接松散，细胞容易从基质上脱落，造成移植成活率低下。这是由于真皮基质在脱细胞处理过程中，表面的细胞锚点被破坏，影响了细胞与真皮基质的黏附，提示脱细胞真皮需要进行表面修饰，若脱细胞真皮复合胶原—壳聚糖将提高细胞的黏附及增殖性能。Hadjipanayi等研究结果表明，细胞增殖主要由基质的硬度控制，所以组织工程支架材料的性能对构建皮肤组织起着重要作用。
3.细胞因子与微环境 在组织构建方面，通过模拟体内环境已在体外成功构建多种不同的组织工程组织，如皮肤、肌腱、软骨组织等。其中，生物反应器的发明与应用在组织工程组织体外构建中起到了关键作用。体内环境是一个复杂的综合体，除了各种生长因子、细胞间相互作用以及局部酸碱平衡等因素以外，局部生物力学刺激也是一个重要因素。研究显示不同种类的细胞生长与功能的发挥，需要有不同的力学刺激，如剪切力对血管内皮细胞的生长和成熟有着直接关系，而周期性的扩张力学刺激则可以加速血管平滑肌的形成。新型生物反应器的研制将尽可能模拟体内环境，创造一个更符合生理状态的体外培养条件，使构建组织与正常组织相似，能同时达到在结构上的相似与功能上的完美。
组织工程皮肤不具备血管结构，其移植成活率远低于活体皮肤，故促进组织工程皮肤移植后的快速血管化是移植成功的关键，VEGF治疗性血管生成是有效的解决途径。VEGF蛋白及基因治疗均存在限制，而微囊化VEGF基因修饰细胞是促进移植组织血管早期血管化的有效治疗措施，hMSCs作为微囊化细胞的细胞选择和细胞治疗已显示出良好的应用前景。(https://www.daowen.com)
4.多学科交叉发展 目前组织工程研究进入了“再生医学”的新时代，其标志是国际组织工程学会与再生医学学会合并为统一的学术组织。皮肤再生和组织工程结合将为烧伤或损伤病人提供一种新的治疗模式，皮肤替代物促进再生的能力可能比促进修复更重要。在再生医学的基础上，将生长因子、干细胞生物技术与生物材料工程学相结合才是开发新的完美皮肤产品的关键所在，使组织工程皮肤的结构和功能达到同自体皮肤一样的“金标准”。
组织工程全层皮肤的研究进展对大面积皮肤缺损修复重建具有重要指导意义，但如何选择最理想的种子细胞和支架生物材料，以及两者相互作用的关系还需进一步探索。皮肤种子细胞及支架生物材料单独应用虽能对创面修复愈合产生积极影响，但作用有限，两者有机结合构成的组织工程皮肤才符合机体的真实皮肤结构，达到创面完美愈合的目的。随着生命科学、工程学及材料学等相关学科的发展和技术的进步，构建含正常血管、汗腺、皮脂腺、神经、毛囊等皮肤附属器，并带有脂肪组织的多功能组织工程全层复合皮肤，最终会完美修复创面。
构建一种理想的组织工程皮肤，在烧伤和整形外科领域中有着广泛的应用前景。然而，自体表皮细胞移植培养时间较长，难以大批量生产供给临床使用。为解决这一难题，目前在大多数发达国家建立了皮肤库，由专职部门负责为临床培养多种异体皮肤替代物，如果临床需要，可使用预先培养好的皮肤替代物，大大缩短了培养到应用的时间。另外，自动化人工皮肤培养研究系统（如S7-200系列的可编程序逻辑控制器）的开发和应用，可减少培养中的污染，大大缩短了培养时间，提高了培养效率。
除了解决细胞培养周期长的问题外，防止细胞老化也是急需解决的问题。干细胞应该是皮肤细胞的理想来源。干细胞在维持内环境稳定及创面修复中起重要作用。胡葵葵等用幼儿包皮中分离出的表皮干细胞构建的复合皮肤，其增殖能力强，较好地解决了种子细胞老化的问题，可望成为一种较为理想的皮肤替代物。另外，MSCs包括脐血干细胞和骨髓MSCs，比表皮干细胞具有更好的应用前景。文献报道，在创面治疗中，使用来源于骨髓的MSCs在体外转化扩增后进行移植，MSCs可分化成角质形成细胞，促进创面早期愈合。MSCs取自病人骨髓或脐血，取材创伤小，不会造成新的瘢痕，容易获得，又避免了异体角质形成细胞移植可能发生的排斥反应，是目前一种新的发展方向。
经过人们数十年的研究和临床应用，至今尚未发现十分理想的皮肤替代物。研制形态、功能与正常皮肤相似的永久性复合皮肤替代物将成为未来研究的方向，而如何缩短细胞培养时间，提高表皮干细胞的分离培养技术，构建出皮肤附件，加速皮肤替代物移植后的血管化，增强皮肤替代物的抗感染能力，利用皮肤替代物进行基因治疗等将是以后研究的重点。随着生命科学、材料科学、医学生物工程的飞速发展和研究的不断深入，研制出一种形态、功能和正常皮肤相似的理想皮肤替代物相信终将成为现实。
（胡大海）