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第一篇 再生生物学3

第一章 再生生物学概论3

第一节 引言3

第二节 再生生物学的发展历史3

第三节 再生生物学的基本概念与原理4

一、组织再生4

二、割处再生5

第四节 再生生物学的研究内容6

一、细胞在再生中的作用6

二、细胞外基质在再生中的功能6

三、再生过程中组织之间的相互作用7

四、再生结构的形态发生研究7

第五节 再生生物学在医学中的研究8

一、干细胞8

二、微环境10

第六节 小结与展望11

一、再生生物学在医学中的应用11

二、再生医学研究目前面临的重要问题11

第二章 发育以及再生的模式控制14

第一节 发育的模式控制14

一、研究发育模式控制的动物模型——模式动物14

二、发育模式控制的分子调控机制16

第二节 再生的模式控制18

一、研究再生模式控制的动物及器官模型18

二、再生模式控制的分子调控机制19

三、发育与再生调控机制的联系22

第三节 利用发育及低等生物再生的调控机制引导再生的展望23

第三章 形态发生与组织再生25

第一节 形态发生的类型25

一、再生缺失25

二、完全再生25

三、亚等效再生26

四、额外再生26

五、异态性再生26

六、变形再生27

七、体细胞胚胎发生27

八、中间再生27

九、形态发生现象与生长27

第二节 形态发生的主要概念28

一、器官特异性28

二、组织特异性28

三、远移（远端转移）28

四、极性29

五、梯度29

六、调节29

七、再生区域29

八、形态发生场30

九、位置信息和位置记忆30

十、Bateson法则31

十一、Barfurth法则31

第三节 再生系统与形态发生调控31

一、两栖动物肢体31

二、水螅头部34

三、小结35

第四节 组织工程与形态发生36

一、骨形态发生蛋白36

二、软骨来源形态发生蛋白37

三、多效性和阈值37

四、干细胞应答37

五、形态发生蛋白与基因治疗38

六、前景与展望38

第五节 形态发生研究新进展38

第四章 再生中细胞与细胞外基质的相互作用41

第一节 ECM的组成41

一、结构蛋白42

二、粘连蛋白43

三、蛋白聚糖43

四、细胞因子44

第二节 细胞对ECM应答的主要受体及信号通路44

一、整合素受体通路44

二、蛋白聚糖及其通路46

三、其他受体通路46

第三节 ECM对细胞生物学特性的影响47

一、ECM对细胞黏附与迁移的影响47

二、ECM对细胞增殖与存活的影响48

三、ECM对细胞分化与形态的影响50

第四节 细胞与ECM相互作用对组织再生的调控51

一、细胞与ECM相互作用对皮肤再生的调控51

二、细胞与ECM相互作用对心脏再生的调控52

第五章 发育和干细胞再生分化中重要的基因调控通路54

第一节 信号转导的途径54

一、G蛋白介导的细胞信号转导途径54

二、酪氨酸蛋白激酶介导的信号转导途径55

三、鸟苷酸环化酶信号转导途径56

四、细胞内信号转导途径-核受体及其信号转导途径56

第二节 Wnt信号通路在干细胞再生分化中的重要调控作用57

一、Wnt信号通路57

二、Wnt信号通路在发育中的重要作用58

三、Wnt信号通路在干细胞再生分化中的作用60

第三节 Notch信号通路在干细胞再生分化中的作用62

一、Notch信号通路62

二、Notch信号通路在发育中的重要作用64

三、Notch信号通路在干细胞再生分化中的作用65

第四节 Hedgehog信号通路在干细胞再生分化中的作用65

一、Hedgehog信号通路65

二、Hedgehog信号通路在发育中的重要作用67

三、Hedgehog信号通路在干细胞再生分化中的重要作用68

第六章 胚胎干细胞与再生70

第一节 胚胎干细胞简介70

一、胚胎干细胞的定义70

二、胚胎干细胞的研究简况70

第二节 胚胎干细胞的来源71

一、鼠胚胎干细胞的来源71

二、人类胚胎干细胞（ES细胞）的来源71

第三节 胚胎干细胞的生物学特征72

一、胚胎干细胞形态学特征72

二、胚胎干细胞表面标志72

三、胚胎干细胞生长特征及影响因素73

第四节 胚胎干细胞全能性的调节机制74

一、信号转导通路74

二、转录调控网络74

第五节 胚胎干细胞的应用77

一、胚胎干细胞来源组织移植技术的现状77

二、胚胎干细胞临床应用的限制因素78

第七章 干细胞与自然衰老81

第一节 简介81

第二节 衰老的生物学机制81

一、机体对衰老的三级响应保护机制81

二、首要指标（触发因子）82

三、机体对触发因子的应答83

四、最终的功能性缺陷83

第三节 干细胞在机体衰老中的作用84

一、干细胞的衰老变化84

二、门控抑癌基因84

三、能量代谢与ROS85

四、能量限制与mTOR信号途径85

第四节 干细胞衰老的细胞与分子生物学研究85

一、早衰基因对干细胞衰老的影响85

二、干细胞衰老的一般机制86

三、长寿基因Sirtl在干细胞衰老中研究86

四、衰老的标志蛋白分子在干细胞衰老中的作用86

第五节 干细胞衰老的研究方法86

一、年轻与衰老干细胞的分选方法86

二、干细胞衰老的生物标志检测87

三、端粒长度与端粒酶活性分析87

四、热量限制对干细胞衰老的影响87

五、氧化应激对干细胞衰老的影响87

六、药物在干细胞衰老中的研究88

七、表观遗传学在干细胞衰老中的研究88

第六节 小结与展望88

第八章 激素对干细胞的影响90

第一节 激素概述90

一、定义90

二、激素的种类91

三、激素的作用过程91

四、激素作用的分子机制92

第二节 激素在机体发育、维持与再生中的作用93

一、性激素94

二、甲状腺激素95

三、甲状旁腺素和降钙素95

四、胰岛素和胰高血糖素96

五、生长激素和胰岛素样生长因子96

六、糖皮质激素96

七、瘦素97

第三节 激素对于干细胞的调控作用97

一、激素对于干细胞调控作用的重要性97

二、激素调控干细胞的基本方式98

三、激素对于干细胞的调控作用98

第九章 干细胞与骨衰老及再生的关系104

第一节 骨衰老及骨质疏松概述104

第二节 骨衰老的组织病理学改变105

第三节 干细胞在维持骨稳态平衡中的作用105

第四节 干细胞与骨衰老的关系106

一、干细胞数量异常与骨衰老的关系106

二、干细胞功能异常与骨衰老的关系107

第五节 骨衰老的基本分子机制108

一、细胞内源性衰老108

二、干细胞微环境异常109

三、特定信号通路改变110

四、机械力学变化112

五、能量代谢异常113

第六节 基于干细胞的骨衰老治疗策略113

一、基于干细胞的骨质疏松治疗113

二、基于干细胞的骨缺损再生修复114

第十章 iPS与再生117

第一节 iPS细胞的产生117

一、体细胞重编程因子117

二、基因转导方法119

三、源细胞120

第二节 iPS细胞诱导过程的分子调控机制121

一、体细胞重编程网络121

二、表观遗传学调控机制122

第三节 iPS细胞的特性123

一、iPS多能性的评估123

二、iPS多能性的功能鉴定124

三、关于iPS细胞与ES细胞差异性的探讨124

第四节 iPS细胞在再生医学中的应用126

一、利用iPS细胞构建遗传性疾病模型127

二、iPS细胞在神经退行性疾病中的应用128

三、iPS细胞在心脏疾病中的应用128

四、iPS细胞在血液系统疾病中的应用129

五、iPS细胞在糖尿病中的应用129

六、iPS细胞在视网膜再生中的应用129

第五节 iPS细胞在再生医学应用中的相关问题129

一、诱导效率和鉴定问题130

二、成瘤性问题130

第十一章 干细胞的表观遗传学与再生132

第一节 再生医学和表观遗传学132

一、再生医学的概述132

二、表观遗传学的定义和研究内容132

三、表观遗传学在再生医学中的应用134

第二节 动物机体再生中的表观遗传学135

一、两栖动物中再生的表观调控135

二、哺乳动物（啮齿类）再生的表观调控136

第三节 人类机体再生中的表观遗传学137

一、表观遗传学和心脏再生137

二、表观遗传学和神经再生139

三、表观遗传学和骨再生141

四、表观遗传学和软骨再生143

第十二章 间充质干细胞与再生146

第一节 间充质干细胞的发现与概念146

一、经典概念146

二、新概念146

第二节 间充质干细胞的生物学特点147

一、细胞表型、自我更新和多向分化潜能147

二、低免疫原性149

三、免疫调节性150

四、归巢151

第三节 间充质干细胞与再生及再生医学的联系153

一、再生及再生医学的概念153

二、间充质干细胞在再生医学领域的应用前景153

第四节 间充质干细胞在再生医学中的应用154

一、骨组织154

二、软骨组织155

三、肌腱和韧带组织156

四、椎间盘组织156

五、免疫性疾病157

六、其他非骨骼系统组织158

第五节 挑战与展望159

第十三章 炎症与干细胞161

第一节 炎症与炎性微环境161

一、概述161

二、炎性因子161

三、炎性微环境165

第二节 炎性微环境对干细胞生物学特性的影响167

一、炎性微环境对干细胞生物学特性的影响167

二、炎性微环境影响干细胞生物学特性的调节机制170

第三节 炎性微环境对组织修复与再生的关系172

一、炎性细胞因子在组织创伤与修复中的作用172

二、炎性微环境对干细胞的正负双向调节作用174

三、炎性微环境对组织再生的双向调控作用175

第二篇 组织与器官的再生与工程化研究179

第十四章 组织工程与再生医学研究概况179

第一节 组织工程与再生医学概论179

一、组织工程与再生医学的建立和发展179

二、再生医学的概念及范畴180

第二节 组织工程学与再生医学的基本原理与研究内容182

一、组织工程与再生医学的基本原理182

二、组织工程与再生医学的研究内容182

第三节 组织工程与再生医学研究进展与展望184

一、研究进展184

二、再生医学发展趋势186

三、组织工程再生医学产业化与社会意义187

第十五章 组织工程支架材料与组织器官再生190

第一节 组织工程常用支架材料190

一、引言190

二、支架材料的种类190

三、材料的宏观和微观结构193

四、材料的机械性能与加工、生物材料的评价194

第二节 材料的处理和支架的构建及快速成形技术195

一、引言195

二、生物材料及支架构建的常用处理方法195

三、生物材料及支架构建的快速成形技术196

第三节 不同材料在组织工程与再生医学中的应用197

一、仿生材料在组织工程与再生医学中的应用197

二、生物纳米材料在组织工程与再生医学中的应用198

三、水凝胶及其复合材料在组织工程与再生医学中的应用198

四、细胞支架材料在组织工程与再生医学中的研究及应用198

五、生物骨材料在骨组织工程与再生中的应用199

第十六章 细胞与材料的相互作用202

第一节 细胞与材料的相互作用基础理论202

一、引言202

二、生物材料与细胞相互作用的评价方法202

三、材料表面性质和表面形态对细胞行为的影响203

四、生物材料与细胞相互作用的改进204

第二节 生长因子在细胞与材料相互作用过程中发挥的作用205

一、引言205

二、生长因子在生物材料与细胞作用中的应用206

三、血管网络系统的形成和修复过程中生长因子的作用208

四、骨形成和修复过程中生长因子的作用211

五、细胞与材料相互作用过程中生长因子研究的未来发展方向214

第三节 单核细胞、巨噬细胞、异物巨细胞和淋巴细胞与生物材料的相互作用215

一、引言215

二、单核细胞、巨噬细胞、异物巨细胞和淋巴细胞与生物材料的相互作用216

三、炎症细胞与巨噬细胞在生物材料周围旁分泌作用218

四、研究现状及展望220

第四节 生物材料对间充质干细胞及其前体细胞增殖与分化的影响220

一、引言220

二、神经再生与神经间充质干细胞在不同生物材料上的增殖与分化220

三、骨髓间充质干细胞与不同材料复合在骨重建中的作用223

四、研究现状及展望224

第十七章 三维打印技术与再生医学226

第一节 三维打印的基本概念226

一、三维打印概念的提出226

二、三维打印技术的发展与外延227

第二节 三维打印的工作原理227

一、三维打印的技术流程227

二、三维打印机的分类228

三、三维打印的技术优点230

第三节 口腔颌面修复需求推进三维打印技术230

一、三维打印与赝复体的制作230

二、三维打印与个性化种植体232

第四节 生物打印232

一、三维打印与组织工程支架材料233

二、三维打印与组织工程骨234

三、三维打印与组织工程心脏235

第五节 未来展望235

第十八章 基因治疗与组织再生的研究237

第一节 基因治疗概述237

一、基因治疗的基本概念237

二、基因治疗的途径和基本程序238

三、基因转移系统238

第二节 基因治疗在组织再生中的研究242

一、组织再生的相关生长因子242

二、基因治疗与骨组织再生246

三、基因治疗与软骨组织再生247

四、基因治疗与牙再生248

五、基因治疗与皮肤组织再生249

六、基因治疗与其他组织再生249

第三节 基因治疗组织再生存在的问题及展望250

一、基因修饰的安全性问题250

二、新型非病毒载体的研发251

三、基因的联合修饰治疗252

第十九章 小分子化合物与干细胞分化再生254

第一节 诱导小分子化合物的研究进展254

一、引言254

二、天然产物小分子化合物与合成小分子化合物的研究进展254

三、小分子化合物的筛选模式及研究进展255

第二节 可诱导干细胞分化的小分子化合物的研究进展261

一、可诱导干细胞分化的因素261

二、可诱导胚胎干细胞向中胚层分化的小分子化合物261

三、可诱导胚胎干细胞向神经元分化的小分子化合物262

四、可诱导胚胎干细胞向心肌分化的小分子化合物262

五、可诱导胚胎干细胞向内胚层细胞分化的小分子化合物263

六、可诱导iPS的小分子化合物263

第二十章 基于脱细胞ECM的器官再生267

第一节 常见的全器官脱细胞原理267

一、物理处理267

二、化学试剂处理268

三、生物试剂处理269

第二节 全器官ECM脱细胞的常用技术269

一、全器官脱细胞的灌注法269

二、脱细胞ECM的灭菌方法269

三、脱细胞ECM的评价方法270

第三节 脱细胞ECM的再细胞化271

一、常用的再细胞化技术271

二、种子细胞的选择271

三、接种细胞的数量272

四、再造器官的培养体系272

第四节 基于脱细胞ECM的组织工程器官的构建273

一、脱细胞ECM在心脏组织再生中的应用273

二、脱细胞ECM在肝脏组织再生中的应用274

三、脱细胞ECM在肺脏组织再生中的应用275

四、脱细胞ECM在肾脏组织再生中的应用275

五、小结与展望276

第二十一章 细胞膜片技术与再生医学278

第一节 细胞膜片技术概述278

一、细胞膜片技术简介278

二、细胞膜片的构建原理279

三、组织工程细胞膜片的制备方法279

第二节 细胞膜片的分类及其生物学特点280

一、细胞膜片的分类280

二、细胞膜片的生物学特点282

第三节 细胞膜片技术与再生医学283

一、细胞膜片技术与再生医学283

二、细胞膜片技术构建组织和器官的方式284

三、细胞膜片技术在再生医学领域的应用284

四、展望286

第二十二章 组织工程化皮肤的研究288

第一节 组织工程皮肤的要求288

一、解剖和生理要求288

二、手术要求289

第二节 组织工程皮肤的构建289

一、组织工程皮肤的成分289

二、组织工程皮肤的构建过程290

三、细胞形成290

四、形态发生290

五、组织发生291

六、器官发生291

第三节 组织工程皮肤的临床应用要求及评估291

一、手术要求291

二、护理要求292

三、组织工程皮肤治疗后评估292

第四节 组织工程化皮肤的研究和应用293

一、人工皮片293

二、组织工程化真皮293

三、组织工程化全层皮肤298

四、组织工程化毛囊298

五、表皮干细胞在组织工程中的应用299

六、组织工程化全层皮肤的构建策略300

七、组织工程皮肤存在的问题及展望301

第五节 组织工程产品临床应用的条件302

一、组织工程产品安全性、有效性评价302

二、符合医学伦理学原则303

三、符合国家政策法规和国际法规304

第二十三章 骨再生与组织工程骨306

第一节 骨组织学306

一、骨组织的组成和结构306

二、骨形成和骨吸收307

三、骨塑性308

四、骨生长因子308

第二节 骨组织工程理论要点309

一、骨组织再生与重建的方法及策略309

二、骨组织工程的基本要素310

三、骨组织工程构建策略312

第三节 组织工程骨的研究与应用314

一、骨缺损动物模型研究314

二、临床应用研究317

第四节 组织工程骨研究中存在的问题与展望318

一、组织工程骨的血管化研究318

二、组织工程骨与生物力学319

三、计算机辅助技术和纳米技术的开发320

第二十四章 软骨再生与组织工程软骨322

第一节 软骨再生和软骨组织工程研究基础和背景322

一、软骨组织结构322

二、软骨组织主要成分323

三、软骨再生和软骨组织工程的发展历程324

第二节 软骨再生和软骨组织工程研究手段325

一、三维构建方式对软骨再生的作用325

二、外界应力对软骨再生的作用326

三、低氧环境对软骨再生的作用327

第三节 软骨再生和软骨组织工程种子细胞327

一、软骨细胞用于软骨再生328

二、干细胞用于软骨再生328

第四节 软骨再生和软骨组织工程支架材料329

第五节 软骨再生和软骨组织工程研究面临的问题与展望331

一、软骨细胞去分化问题331

二、支架材料选择问题331

三、干细胞软骨方向诱导分化问题332

四、工程化软骨体内长期功能保持问题333

五、软骨再生研究前景333

第二十五章 组织工程化周围神经335

第一节 周围神经解剖结构特点335

一、神经纤维335

二、施万细胞335

三、神经包膜335

第二节 周围神经损伤再生的机制336

一、周围神经再生的细胞与分子机制336

二、神经元存活与损伤修复反应337

第三节 组织工程周围神经种子细胞338

一、施万细胞338

二、神经干细胞及嗅鞘细胞339

三、间充质干细胞339

四、皮肤来源的干细胞340

第四节 组织工程周围神经支架材料340

一、神经组织移植340

二、非神经组织移植340

三、生物材料341

四、支架材料的表面微结构341

五、纳米纤维材料特性及电纺丝技术342

六、组织工程支架材料的电生理特性342

七、生物支架材料与生长因子的转运343

八、脱细胞神经343

第二十六章 牙再生和牙组织工程研究346

第一节 牙再生和牙组织工程研究基础346

一、牙再生和牙组织工程基本概念346

二、牙再生和牙组织工程基本原理346

三、牙再生和牙组织工程研究内容347

四、牙发育过程的形态学变化347

五、牙体组织学结构和发育起源347

六、牙周组织学结构和发育起源348

七、牙发育的基因调控网络348

第二节 牙再生和牙组织工程研究手段349

一、器官培养技术349

二、胚层重组试验350

三、生物支架材料的应用350

四、体内移植试验351

五、基因治疗技术352

第三节 牙再生和牙组织工程研究策略353

一、组织工程牙胚研究策略353

二、组织工程釉质研究策略354

三、组织工程牙本质牙髓复合体研究策略354

四、组织工程牙根研究策略356

五、组织工程牙周复合组织研究策略357

六、组织工程牙骨质研究策略358

七、全牙组织工程研究策略358

第四节 牙再生和牙组织工程研究面临的问题与展望359

一、牙形态发生问题359

二、牙大小控制问题359

三、牙源性上皮来源问题359

四、牙发育基因网络调控的应用360

五、牙起源与干细胞的关系360

六、移植排斥问题361

七、萌出问题361

八、牙髓血运重建问题362

九、牙髓神经再生问题362

十、牙再生研究前景363

第二十七章 牙根尖成形与再生365

第一节 概论365

一、牙根发育的基本过程365

二、牙根发育的分子调控机制368

三、牙根尖的形成373

第二节 牙根尖形成与再生相关的细胞374

一、胚胎期牙源性干细胞374

二、发育期牙源性干细胞375

三、成体牙源性干细胞377

第三节 再血管化与牙根尖再生378

一、概述378

二、牙髓血运重建术的生物学基础378

三、牙髓血运重建的方法379

四、问题与展望380

第二十八章 生物牙根与牙再生382

第一节 概论382

一、生物牙根与牙再生基本概念382

二、生物牙根与牙再生基本原理382

三、生物牙根与牙再生研究内容383

第二节 组织工程生物牙根研究策略383

一、器官培养再生生物牙根383

二、胚层重组再生生物牙根383

三、组织工程生物牙根再生384

第三节 组织工程生物牙根再生384

一、生物支架选择384

二、成牙微环境构建386

三、种子细胞选择386

四、生物牙根构建388

五、咬合功能重建390

第四节 组织工程生物牙根再生研究面临的问题与展望392

一、牙根形态和大小控制问题392

二、种子细胞来源问题392

三、矿化平衡调控问题393

四、移植排斥问题393

五、咬合重建问题393

六、血运重建及神经再生问题393

七、生物牙根再生研究前景393

第二十九章 组织工程血管395

第一节 血管的细胞及组织学研究395

一、血管的细胞395

二、血管的细胞外基质396

三、血管的种类及主要结构396

四、血管的营养来源和神经398

五、血管壁的特殊感受器399

六、血管的生理变化399

第二节 组织工程血管研究现状399

一、目前临床应用的血管移植物399

二、组织工程血管的细胞401

三、组织工程血管的支架材料402

四、组织工程血管的构建403

五、组织工程血管的改性406

六、组织工程血管的动物实验408

七、组织工程血管的临床应用408

第三节 总结和展望409

一、组织工程血管发展方向409

二、组织工程血管问题及研究策略409

第三十章 视网膜再生412

第一节 视网膜的医学基础412

一、视网膜的组织结构与细胞生物功能412

二、血－视网膜屏障413

第二节 视网膜的病理改变414

一、视网膜色素变性414

二、视网膜肿瘤414

三、黄斑疾病415

四、视网膜血管性疾病415

第三节 干细胞在视网膜中的应用416

一、视网膜多能细胞416

二、胚胎干细胞416

三、骨髓来源干细胞417

四、诱导多能干细胞418

第四节 小结与展望419

第三十一章 组织工程肌肉与肌腱421

第一节 肌肉和肌腱的组织学结构421

一、肌肉的结构421

二、肌腱和韧带的结构422

第二节 肌肉损伤与愈合423

一、肌肉损伤423

二、肌肉愈合过程423

三、影响肌肉再生的因素423

第三节 组织工程肌肉425

一、种子细胞425

二、支架材料426

第四节 肌腱的损伤与修复427

一、肌腱的损伤427

二、肌腱的愈合过程427

三、肌腱损伤的临床治疗427

第五节 组织工程肌腱428

一、种子细胞428

二、支架材料430

三、促进愈合因子431

四、机械刺激在组织工程肌腱中的应用432

五、组织工程肌腱／韧带的应用433

六、组织工程腱鞘434

第三十二章 胃肠道再生与工程化研究436

第一节 胃肠道的结构与功能436

一、食管436

二、胃437

三、小肠437

四、大肠438

第二节 组织工程胃肠道研究439

一、组织工程食管439

二、组织工程胃441

三、组织工程小肠442

四、组织工程大肠444

第三节 胃肠道再生与工程化研究展望444

第三十三章 胰岛与胰腺的再生447

第一节 胰岛的结构与功能447

一、胰岛的结构与功能447

二、腺泡的结构和功能450

第二节 胰岛的损伤与再生450

一、胰岛的损伤450

二、糖尿病452

三、胰岛再生453

第三节 胰岛的再生与应用面临的问题与展望456

一、胰岛再生中的问题456

二、胰岛再生与糖尿病456

三、胰岛移植应用问题456

第三十四章 腺体发育与再生459

第一节 概述459

一、腺体的类型和概念459

二、腺体的发育及分子调控461

第二节 腺体的再生与组织工程研究进展464

一、再生与腺体再生464

二、人体较重要腺体的再生和组织工程研究465

第三节 腺体组织工程研究面临的问题与展望468

第三十五章 肝脏再生469

第一节 肝脏的结构和功能469

一、肝脏的结构469

二、肝脏的功能470

第二节 肝脏的胚胎发育471

一、肝脏发育的基本过程471

二、肝脏发育过程中的相关分子通路473

第三节 肝脏的自我再生过程及其调控机制474

一、肝再生过程简述474

二、成体肝脏干细胞475

三、细胞因子在肝再生过程中的作用477

四、细胞外基质在肝再生过程中的作用480

五、非实质细胞在肝脏再生过程中的作用481

第四节 肝脏再生的现代技术482

一、细胞移植482

二、人工肝支持系统483

三、肝脏的组织工程化484

第三十六章 泌尿系统再生487

第一节 泌尿系统的结构和功能487

一、肾脏487

二、输尿管488

三、膀胱488

四、尿道489

第二节 肾脏再生的基本过程489

一、肾脏的发育489

二、肾脏干细胞及肾脏的再生492

第三节 肾功能替代的组织工程产品494

一、组合型人工肾494

二、生物人工肾495

第四节 泌尿系统的其他组织工程产品497

一、组织工程尿道的研究进展497

二、组织工程膀胱的研究进展498

第三十七章 血管再生与组织工程产品血管化501

第一节 血管新生和发生过程及分子调控机制501

一、血管系统形成的基本过程501

二、血管发生501

三、血管生成501

四、参与血管新生的分子502

五、动脉生成503

第二节 组织工程产品的血管化504

一、组织工程血管化的相关因素504

二、组织工程组织的血管化技术507

三、组织工程器官的血管化技术509

第三节 血管再生化研究510

一、可用于血管再生的种子细胞510

二、血管再生与生长因子511

第三十八章 中枢神经再生514

第一节 中枢神经再生的研究基础514

一、中枢神经系统损伤后反应514

二、神经干细胞研究516

第二节 中枢神经系统修复与再生策略518

一、细胞治疗518

二、生物材料在中枢神经系统修复中的应用520

三、药物及生物因子在中枢神经修复再生的应用521

第三节 中枢神经再生的临床应用523

一、脊髓损伤的治疗523

二、神经退行性疾病的治疗524

三、角膜退行性变的治疗525

四、脑卒中的治疗526

第四节 中枢神经再生的展望527

第三十九章 心肌与心脏再生529

第一节 心肌的组织学结构529

第二节 组织工程化心肌529

一、心肌再生的种子细胞来源529

二、生物材料技术530

三、工程化心肌组织的构建530

四、组织工程化心肌再生的机制531

五、心肌再生的研究困境和展望532

第三节 人工生物心脏533

一、人工生物心脏的三大要素533

二、人工生物心脏的研究困境和展望535

第三篇 组织工程与再生医学的临床应用与产业化539

第四十章 脱细胞ECM产品与组织再生539

第一节 脱细胞ECM概述539

一、ECM的特点539

二、脱细胞ECM的组织和器官来源541

三、脱细胞ECM产品的制备方法541

四、脱细胞ECM产品的基本性能要求543

第二节 脱细胞ECM产品544

第三节 脱细胞ECM产品的组织再生应用545

一、腹壁重建545

二、肌腱和韧带修复546

三、硬脑（脊）膜修复546

四、口腔组织再生546

五、乳房重建546

六、角膜再生547

第四十一章 间充质干细胞与免疫548

第一节 间充质干细胞与免疫调节548

第二节 间充质干细胞与免疫疾病治疗556

一、间充质干细胞与自身免疫性疾病556

二、间充质干细胞与GVHD558

三、间充质干细胞与肿瘤559

四、间充质干细胞治疗免疫疾病的临床应用展望560

第四十二章 干细胞临床应用及产业化563

第一节 干细胞治疗的研究基础563

第二节 干细胞治疗的发展历程564

一、间充质干细胞临床应用564

二、胚胎干细胞临床应用565

三、脐血干细胞临床应用566

第三节 干细胞临床应用的政策567

一、美国干细胞管理政策567

二、欧洲干细胞管理政策568

三、日本干细胞管理政策569

四、中国干细胞管理政策569

第四节 干细胞产业状况570

一、干细胞产业特点570

二、国际已上市干细胞产品及企业570

三、干细胞产业前景572

第四十三章 软骨创伤与再生修复574

第一节 关节软骨结构及其特性574

一、天然关节软骨的组成成分574

二、关节软骨组织结构574

三、关节软骨的生物力学特性575

第二节 软骨组织损伤及其治疗576

一、关节软骨损伤的分类576

二、关节软骨损伤的特点577

三、软骨损伤流行病学特征577

四、软骨损伤后的常规治疗579

第三节 软骨再生原理及修复机制581

一、生物大分子在关节软骨损伤和修复中的作用581

二、细胞外基质（ECM）在关节软骨损伤和修复中的作用582

三、关节腔内间充质干细胞的作用582

第四节 组织工程技术与软骨再生582

一、组织工程化技术在软骨损伤中的应用582

二、自体软骨细胞移植技术的发展583

三、自体软骨细胞移植技术的应用情况585

四、软骨细胞治疗技术的开发利用586

五、自体软骨细胞移植术后并发症586

六、软骨组织工程技术存在的问题及其展望587

第四十四章 角膜再生与组织工程角膜589

第一节 角膜及角膜缘的组织学589

一、角膜的组织学结构589

二、角膜缘的组织学结构590

第二节 角膜缘干细胞的生物学特性590

一、角膜缘干细胞的鉴定590

二、角膜缘干细胞的分化调节机制590

三、角膜缘干细胞移植现状592

第三节 角膜移植593

一、角膜的免疫赦免机制593

二、穿透性角膜移植593

第四节 组织工程角膜的研究现状595

一、人工角膜的发展历程595

二、组织工程角膜支架材料595

第四十五章 组织工程化皮肤的临床应用与产业化600

第一节 组织工程皮肤的临床应用进展600

一、组织工程皮肤的研究进展600

二、组织工程皮肤产品602

三、组织工程产品临床应用的基本条件606

四、组织工程皮肤的临床应用609

第二节 组织工程皮肤的产业化611

一、组织工程皮肤的产业化611

二、组织工程皮肤的产业化的关键技术612

三、组织工程皮肤的研究及申报相关要求614

第三节 组织工程皮肤存在的问题及展望614

第四十六章 牙周组织再生617

第一节 干细胞在牙周组织再生中的应用617

一、口腔来源的干细胞617

二、非口腔来源的干细胞619

第二节 生长因子对牙周组织再生的作用620

一、生长因子的种类与应用620

二、基因转染技术替代生长因子应用622

第三节 生物材料的临床应用及产业化623

一、生物材料的种类623

二、牙周应用生物材料的产业化624

第四节 牙周再生治疗方法625

一、常规疗法625

二、细胞疗法627

三、无细胞疗法629

第五节 挑战与展望630

第四十七章 组织工程化产品的宿主免疫反应632

第一节 组织工程支架材料与宿主免疫反应632

一、粒细胞与单核细胞的激活632

二、巨噬细胞与异物反应634

第二节 生物材料与树突细胞反应635

第三节 生物材料与T淋巴细胞反应636

第四节 免疫反应与组织修复的关键调控因素——细胞外基质636

第五节 免疫反应与含细胞的组织工程产品637

一、组织相容性抗原与免疫反应637

二、免疫耐受638

第四十八章 基于组织工程技术的体外测试模型640

第一节 国内外实验动物的应用及相关实验法规体系640

一、国内外实验动物的应用640

二、国内外相关动物实验法规体系641

第二节 化妆品安全评估的体外方法642

一、急性毒性实验643

二、皮肤刺激和腐蚀性643

三、皮肤渗透和吸收643

四、皮肤致敏644

五、眼刺激和腐蚀性实验644

六、光毒性645

七、其他毒理学测试指标645

第三节 药物临床前研究的替代方法645

第四节 体外测试方法开发的组织工程学技术原理646

一、组织工程皮肤及其体外测试应用646

二、组织工程器官及体外测试648

第四十九章 组织工程、再生医学与抗衰老649

第一节 抗衰老研究现状649

一、抗衰老的概念与发展历史649

二、抗衰老研究现状650

第二节 组织工程与抗衰老652

一、抗衰老中应用的生物材料652

二、抗衰老中应用的生物因子654

三、抗衰老中应用的种子细胞与组织工程器官655

四、抗衰老的组织工程产业发展现状655

第三节 再生医学与抗衰老655

一、成体细胞治疗与抗衰老655

二、干细胞治疗与抗衰老659

三、基因治疗与抗衰老660

四、抗衰老的再生医学产业发展现状661

第四节 总结与展望662

一、抗衰老研究难点662

二、抗衰老研究方向662

三、抗衰老的组织工程、再生医学产业发展方向663

四、国家行业监管政策、法规总结展望663

第五十章 再生医学产品相关动物模型的设计665

第一节 动物模型设计的原则及影响因素665

一、动物模型设计的原则665

二、动物福利的指导准则——3R原则666

三、动物实验过程中的影响因素667

第二节 动物模型设计及相关应用669

一、皮肤损伤动物模型设计669

二、骨缺损动物模型672

三、骨关节炎动物模型673

四、心肌缺血动物模型和心肌梗死动物模型设计674

五、肛瘘动物模型的设计675

六、帕金森病模型的设计675

七、动物肝脏再生模型676

八、慢性肾衰竭动物模型678

第三节 美容产品的动物模型设计679

一、黑斑动物模型的建立679

二、增生性瘢痕和瘢痕疙瘩组织移植的动物模型680

三、皮肤光老化动物模型680

四、兔双侧下颌骨牵引成骨动物模型的建立680

第五十一章 再生型医疗产品的生物学评价682

第一节 概述682

一、生物学评价的基本知识682

二、生物学评价中的基本术语与定义682

三、生物学评价特点683

第二节 生物学评价的基本原则684

一、生物材料或医疗产品的生物学评价应遵循的原则684

二、生物学评价参照标准684

三、生物学评价分类685

第三节 生物学评价与试验方法686

一、评价试验总述687

二、评价试验方法688

三、免疫毒性试验700

第四节 存在的问题及发展趋势701

第四篇 重要细胞培养相关技术705

第五十二章 细胞大规模培养705

第一节 细胞培养705

一、细胞大规模培养方式705

二、细胞大规模培养条件707

第二节 生物反应器708

一、生物反应器的培养方式708

二、生物反应器的类型710

第三节 细胞微载体培养技术713

一、微载体细胞培养条件714

二、微载体细胞大规模培养的生物反应器系统715

三、应用微载体技术规模化培养组织工程种子细胞716

四、展望717

第五十三章 干细胞建库718

第一节 国内外干细胞建库情况概述718

一、国外主要干细胞库718

二、国内干细胞库建设719

第二节 干细胞建库的原则和方法721

一、细胞相关资料的收集721

二、干细胞系的建库721

三、干细胞的质量控制721

四、干细胞的冻存和发放722

五、干细胞的召回和处理722

第三节 干细胞库的管理体系723

一、机构设置723

二、人员构成723

第五十四章 骨髓间充质干细胞的分离、培养和鉴定724

第一节 骨髓间充质干细胞简介724

第二节 细胞的体外培养724

一、细胞的取材724

二、细胞的体外培养726

三、生物学特性检测726

四、骨髓间充质干细胞纯化的常用方法727

五、骨髓间充质干细胞的鉴定728

第五十五章 脂肪干细胞的分离、培养和鉴定732

第一节 脂肪干细胞简介732

第二节 细胞的体外培养732

一、细胞的取材732

二、细胞的体外培养734

三、生物学特性检测734

四、脂肪干细胞的鉴定735

第五十六章 脐带血干细胞培养738

第一节 脐带血干细胞简介738

第二节 脐带血干细胞和脐带间充质干细胞的分离和培养738

一、细胞培养液和主要试剂738

二、脐带血的采集738

三、脐带血分离技术739

四、脐带血干细胞的分离739

五、脐带间充质干细胞的分离740

六、脐带间充质干细胞的培养740

第三节 脐带血干细胞保存与应用740

一、脐带血干细胞的保存740

二、脐带血干细胞库741

第五十七章 iPS细胞的培养743

第一节 iPS细胞简介743

第二节 iPS细胞的建立与培养744

一、iPS细胞构建原理744

二、iPS细胞的建立方法744

三、iPS细胞培养745

四、iPS细胞鉴定746

第五十八章 ES细胞的培养749

第一节 胚胎干细胞简介749

一、ES细胞的形态学特征749

二、ES细胞的表面抗原749

三、ES细胞的全能性750

第二节 胚胎干细胞的培养751

一、细胞培养液和试剂751

二、胚胎干细胞的分离培养751

三、胚胎干细胞鉴定753

第五十九章 皮肤组织工程相关细胞的培养756

第一节 皮肤细胞的分离培养过程756

一、用品756

二、步骤757

三、表皮细胞培养要点758

第二节 真皮微血管内皮细胞的分离与培养758

一、用品758

二、步骤758

三、真皮微血管内皮细胞的鉴定759

第三节 人脐带静脉内皮细胞的培养760

一、用品760

二、步骤760

第六十章 皮肤、口腔黏膜干细胞762

第一节 皮肤、口腔黏膜组成762

一、上皮组织762

二、上皮下结缔组织763

三、皮肤附属器763

第二节 皮肤、口腔黏膜的再生特点764

一、生理性再生764

二、病理性再生764

三、毛发的再生764

第三节 皮肤、黏膜干细胞特点765

一、上皮干细胞765

二、间充质多能干细胞766

三、毛囊干细胞766

第四节 皮肤、口腔黏膜干细胞的分离、培养767

一、上皮干细胞分离、培养767

二、间充质干细胞分离、培养768

三、毛囊干细胞分离、培养768

第六十一章 神经源性干细胞770

第一节 神经组织组成770

一、神经元770

二、神经胶质细胞771

第二节 神经组织的再生特点771

第三节 神经组织干细胞特点772

一、神经干细胞分布772

二、神经干细胞特性及表面标记773

第四节 神经干细胞的分离、培养773

一、成体组织及胚胎组织神经干细胞的培养方法773

二、其他来源神经干细胞的培养方法774

第六十二章 牙髓干细胞的分离培养和鉴定775

第一节 牙髓干细胞的生物学特性775

第二节 牙髓干细胞的分离和培养776

一、实验用品776

二、实验取材776

三、原代培养776

第三节 牙髓干细胞的多向分化777

一、成脂诱导分化778

二、成神经诱导分化778

三、成骨诱导分化778

第四节 牙髓干细胞的细胞表型778

第六十三章 牙周膜干细胞的分离培养和鉴定781

第一节 牙周膜干细胞的生物学特性781

一、组织块法培养人牙周膜细胞的生长情况781

二、酶消化法培养人牙周膜细胞的生长情况782

第二节 牙周膜干细胞的分离和纯化782

一、实验用品782

二、实验取材782

三、原代培养782

四、牙周膜干细胞传代培养783

五、有限稀释法克隆化培养纯化牙周膜干细胞783

第三节 牙周膜干细胞的体外鉴定783

一、细胞克隆形成率783

二、MTT检测细胞增殖能力784

三、细胞来源及间充质干细胞表面标志鉴定784

四、人牙周膜干细胞体外成骨、成脂分化诱导784

第六十四章 角膜缘干细胞787

第一节 角膜缘干细胞简介787

第二节 角膜缘干细胞的体外培养787

一、角膜缘干细胞的取材和培养787

二、角膜缘干细胞的鉴定788

第六十五章 羊膜上皮干细胞培养789

第一节 羊膜上皮干细胞简介789

第二节 羊膜上皮干细胞的体外培养789

一、羊膜上皮干细胞的原代培养789

二、羊膜上皮干细胞的冻存与复苏790

第六十六章 骨与软骨源性细胞的分离培养及鉴定792

第一节 成骨细胞的体外培养792

一、骨内成骨细胞的培养792

二、骨膜内成骨细胞培养794

第二节 破骨细胞的培养794

一、成熟破骨细胞分离培养法795

二、骨髓长时间培养诱导分化形成破骨细胞法796

第三节 软骨细胞的培养796

一、软骨细胞培养797

二、软骨细胞鉴定797

第四节 滑膜细胞的培养798

一、滑膜组织块贴壁培养法798

二、酶消化培养法799

第六十七章 肌源性干细胞的分离培养和鉴定801

第一节 骨骼肌细胞培养与鉴定801

一、实验用品801

二、原代培养801

三、骨骼肌细胞传代802

四、骨骼肌细胞纯化802

五、骨骼肌细胞的鉴定802

第二节 平滑肌细胞培养与鉴定803

一、实验用品803

二、原代培养803

三、平滑肌细胞传代803

四、细胞培养的几点技巧803

五、平滑肌细胞鉴定804

六、平滑肌细胞的生物学特性804

第三节 心肌细胞体外培养与鉴定805

一、心肌细胞分离、纯化方法805

二、心肌细胞与成纤维细胞的分离807

三、心肌细胞的生物学特性807

四、心肌细胞体外培养鉴定807

第六十八章 肝脏祖细胞的分离培养和鉴定809

第一节 肝脏祖细胞简介809

第二节 肝脏祖细胞的分离培养810

一、胚胎肝祖细胞的分离培养810

二、成体肝脏祖细胞的分离培养811

三、人肝脏祖细胞的分离、培养、鉴定813

第三节 肝脏祖细胞的鉴定技术的发展814

一、细胞膜类814

二、细胞胞质类816

三、细胞胞核类816

四、小结816