【文章內(nèi)容簡介】 部分具有分化能力的原始細(xì)胞）就像種子，而“土壤”即 細(xì)胞外基質(zhì) 表面有某些分子可以引導(dǎo)細(xì)胞進(jìn)入其內(nèi)，進(jìn)一步生長、成熟，形成全新的組織。 圖 3 揭示出組織修復(fù)的重要機(jī)制： 圖 3 醫(yī)用異種組織修復(fù) 材料項目可行性研究報告 10 07. 27 組織缺損的一個嚴(yán)重后果就是“土壤”的喪失，導(dǎo)致機(jī)體無法實(shí)現(xiàn)自身修復(fù)和再生。 “ 種子 ” 細(xì)胞可以由機(jī)體自身產(chǎn)生 ，因此，要實(shí)現(xiàn)組織再生，就必須為“種子”細(xì)胞提供“土壤”也就是細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)。 就目前的細(xì)胞外基質(zhì)研究來看，人們很難在體外真正模擬出完全具備細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的人工材料。這迫使研究者將目光投向 生物體本身的細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)上。 細(xì)胞外機(jī)構(gòu)廣泛存在于生物體的各種組織內(nèi)部，如皮膚、腸、骨骼、肌腱、神經(jīng)、血管等，應(yīng)用適宜的方法，可以從各種組織內(nèi)部分離出細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)?？茖W(xué)家已經(jīng)從人類皮膚組織中成功分離出細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)，并將這種材料用于臨床修復(fù)皮膚缺損、腹壁缺損、泌尿道缺損等導(dǎo)致的各種疾病以及美容外科領(lǐng)域，取得了良好的效果。但是，人皮膚資源同樣極為有限，以人類組織為材料的產(chǎn)品難以滿足巨大需求。 科 學(xué)家開始嘗試從其他哺乳動物的細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)中尋找理想的修復(fù)材料。異種生物的細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)用于人體的一個重要難點(diǎn)是 如何消除或降低 免疫排斥反應(yīng)， 這個 問題不解決， 組織修復(fù)再生根本無從談及。 隨著基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的飛速發(fā)展，歐美科學(xué)家在這方面取得了突破性進(jìn)展。 20212021 年美國、德國、英國等少數(shù)歐美發(fā)達(dá)國家相繼成功完成異種 細(xì)胞外基質(zhì)材料 的臨床試驗， 他們找到了理想的動物來源和降低免疫排斥反應(yīng)的途徑。經(jīng)研究證實(shí)，豬是理想的動物品種，其細(xì)胞外基質(zhì)成分與人類的相似性在 90%以上，可以與人體良好的相容，并且通過去除豬細(xì)胞外基質(zhì)結(jié) 構(gòu)中的抗原成分，可以避免免疫排斥反應(yīng)的發(fā)生 2021 年美國 庫克生物技術(shù) 公司 (COOK Biotech)首先開發(fā)了源于 豬小腸細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)的新材料，其相關(guān)產(chǎn)品進(jìn)入市場后取得了良好的療效，其市場份額以每年超過 50%的速度迅猛增長，正逐步擠占其他創(chuàng)通組織替代材料市場。該產(chǎn)品的成功引起了巨大的反響，至 2021 年初，美國已有 8 家大型企業(yè)加入了開發(fā)同類產(chǎn)品的行列。 隨著歐洲瘋牛?。ê＞d狀腦病）等嚴(yán)重人畜共患病的出現(xiàn)，我國對國外動物源性醫(yī)療器械鏟平的安全性越來越重視，國藥監(jiān)械 2021[112]號文件明確規(guī)定，禁止來自疫區(qū) 國家的動物源性醫(yī)療器械產(chǎn)品進(jìn)入中國， 該項規(guī)定禁止了歐洲和美醫(yī)用異種組織修復(fù) 材料項目可行性研究報告 11 07. 27 國的動物性修復(fù)材料的進(jìn)口。 因此，我國必須自己研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的組織修復(fù)材料來滿足國內(nèi)巨大的需求。到目前為止，在我國僅有一家應(yīng)用人皮組織開發(fā)組織修復(fù)材料的科技企業(yè)，其產(chǎn)品因來源的限制產(chǎn)量很低，難以滿足巨大的醫(yī)療市場需求。國內(nèi)組織修復(fù)材料市場主要是人工合成的替代物，缺乏高端產(chǎn)品。 盡快研發(fā)自主知識產(chǎn)權(quán)的細(xì)胞外基質(zhì)類組織修復(fù)材料已經(jīng)成為我國醫(yī)藥行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急，而且其市場前景及其廣闊，具有巨大的社會和經(jīng)濟(jì)效益！ 五 可行性 研究 報告的編制情況 該可行性研究 報告由衡水經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)招商合作三局組織人員撰寫，以此為決策層提供項目是否實(shí)施的依據(jù)。該報告分析了項目的建設(shè)背景、產(chǎn)品研發(fā)狀況、市場需求和風(fēng)險、經(jīng)濟(jì)財務(wù)等方面，認(rèn)為該項目屬國家重點(diǎn)扶持的醫(yī)療器械行業(yè)，擁有國內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)。作為首家投入生產(chǎn)的組織修復(fù)材料制造企業(yè)，該公司依托實(shí)力較雄厚的科研機(jī)構(gòu)，如果解決好科研成果產(chǎn)業(yè)化的轉(zhuǎn)化工作，組建強(qiáng)有力的經(jīng)營管理團(tuán)隊，該公司能夠成為衡水經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)的立區(qū)企業(yè)。 第二 章 項目發(fā)展現(xiàn)狀 一 研發(fā)簡介 自 2021 年起，研發(fā)團(tuán)隊開展了動物源性細(xì)胞外基質(zhì)材料的研發(fā)工作。對COOK 公司的 材料樣品進(jìn)行了深入研究 ,發(fā)現(xiàn) COOK 公司的材料存在以下缺陷： ① 物理力學(xué)強(qiáng)度不足，難以滿足腹壁組織、肌腱組織、血管組織、硬腦膜、骨骼等需要較高物理力學(xué)強(qiáng)度的組織的修復(fù)要求； ② 降解時間短而單一，理想的修復(fù)材料應(yīng)該在組織修復(fù)、再生完成后完全降解，而不同的組織再生的時間不同，如果修復(fù)材料在組織完全再生之前已經(jīng)降解醫(yī)用異種組織修復(fù) 材料項目可行性研究報告 12 07. 27 就難以保證組織的完整再生。 COOK 公司的材料降解時間較短，僅能滿足皮膚、部分軟組織等的再生要求，不能滿足腹壁、骨、肌腱、神經(jīng)、血管等再生時間較長的組織的再生要求。 ③ 動物來源是雜交系（即雜系動物，是不同遺傳特征的個體進(jìn)行交配繁殖的動物）封閉飼養(yǎng)的豬，雜交系豬不能保證遺傳學(xué)的統(tǒng)一性，而遺傳特征是決定免疫排斥反應(yīng)的一個重要因素，因此， COOK 公司的部分材料仍存在較低的免疫排斥反應(yīng)。 研發(fā)團(tuán)隊 從 COOK 公司產(chǎn)品的上述缺陷入手，對材料的動物品種來源和生產(chǎn)工藝進(jìn)行了改進(jìn)和創(chuàng)新，研發(fā)出了比 COOK 公司產(chǎn)品更為高端的組織修復(fù)新材料： 一方面 ， 創(chuàng)新性地選擇中國近交系小型豬為動物來源。中國近交系小型豬是國家 863 重大項目的研究成果，是 世界一流水平、理想的、具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的實(shí)驗用近交系豬。所謂近交系是指采用兄妹交配或父母與子女交配，連續(xù)繁殖 20 代以上而培育出來的純品系動物，這保證了其遺傳特征的純凈性、穩(wěn)定性和統(tǒng)一性。該品種的細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)的遺傳特征與人類具有高度的同源性（相似性達(dá) 98%以上），源于本品種開發(fā)的細(xì)胞外基質(zhì)材料的統(tǒng)一性、穩(wěn)定性和低免疫源性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于 COOK 公司研發(fā)的源于雜交系豬的材料。我們與該品種的研發(fā)單位已經(jīng)建立了良好的長期合作關(guān)系，已經(jīng)掌握了該品種的全部相關(guān)的技術(shù)資料。 另一方面， 通過大量實(shí)驗，我們針對控制材料的物理力 學(xué)性能和降解時間兩個關(guān)鍵問題，對生產(chǎn)工藝進(jìn)行了大膽創(chuàng)新，我們研發(fā)的材料的物理力學(xué)強(qiáng)度完全可以滿足腹壁組織、肌腱組織、血管組織、硬腦膜、骨骼等組織的修復(fù)要求；并且，可以根據(jù)不同組織的再生時間生產(chǎn)不同降解時間的產(chǎn)品。我們的材料的一個重要優(yōu)勢是可以根據(jù)不同的適應(yīng)征，開發(fā)出不同力學(xué)強(qiáng)度、降解時間的系列產(chǎn)品。 總之，從圖 4 中可以看出中國近交系五指山小型豬小腸細(xì)胞外基質(zhì)材料 相比于 COOK 雜交系豬小腸細(xì)胞外基質(zhì)材料，在組織相容性、易塑型性、恢復(fù)組織再生能力、物理學(xué)強(qiáng)度和對不同組織的降解時間適應(yīng)性方面都有顯著提高。 醫(yī)用異種組織修復(fù) 材料項目可行性研究報告 13 07. 27 二 項目專利申報情況 核心技術(shù)申報了國家發(fā)明專利（ 專利號為 2021101656319），目前該專利已進(jìn)入實(shí)質(zhì)審查階段。 另外，研發(fā)團(tuán)隊還在 普通外科領(lǐng)域創(chuàng)新性地開辟了本材料的新用途，申報了4 項國家發(fā)明專利（ 專利號分別為 、 、 ） ，于 2021 年申報了 5 項國家發(fā)明專利。對產(chǎn)品的制備過程、生產(chǎn)工藝、新用途等做了全方位的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)。 三 研發(fā)現(xiàn)狀 醫(yī)用異種組織修復(fù) 材料項目可行性研究報告 14 07. 27 圖 5 項目研發(fā)示意圖 1. 勱物源 ? 中國近交系小型豬是 國家 863 重大科技項目 “適宜異種器官移植五指山小型豬”的研究成果。該項目的承擔(dān)單位是中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院，成果已通過了農(nóng)業(yè)部組織的專家成果鑒定（ 2021），并先后獲國家科委科技進(jìn)步三等獎、農(nóng)業(yè)部科技進(jìn)步二等、三等獎各 1 項、中國農(nóng)科院科學(xué)一等獎、中華神農(nóng)科技一等獎；獲得國家發(fā)明專利（ 專利號為 ）。 ? 中國近交系小型豬 “具有遺傳特征純凈、穩(wěn)定、統(tǒng)一，并且其決定免疫排斥反應(yīng)的基因與人類具有很高的同源性，是開發(fā)組織修復(fù)材料的理想素材。 ? 該品種已經(jīng)完成 ① 免疫相關(guān)基因的測序 工作，從基因水平揭示其與人類相似性及免疫同源性分子遺傳學(xué)基礎(chǔ)； ② 各種人畜共患病毒、細(xì)菌等病醫(yī)用異種組織修復(fù) 材料項目可行性研究報告 15 07. 27 原體的檢測，完全安全可靠； ③ 屠宰、取材過程均由具備資質(zhì)的獸醫(yī)完成。 ? 本品種完全符合國際 ISO 22442 標(biāo)準(zhǔn)和國內(nèi) GBT16886 標(biāo)準(zhǔn)中對生產(chǎn)動物源性醫(yī)療器械的動物來源的相關(guān)規(guī)定。 ? 該品種的細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)的遺傳特征與人類具有高度的同源性（相似性達(dá) 98%以上），源于本品種開發(fā)的細(xì)胞外基質(zhì)材料的統(tǒng)一性、穩(wěn)定性和低免疫源性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于 COOK 公司研發(fā)的源于雜交系豬的材料 。 ? 本項目已同動物園的研發(fā) 單位 —— 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院簽訂并建立了良好的長期合作關(guān)系，已經(jīng)掌握了該品種的全部相關(guān)的技術(shù)資料。 2. 生產(chǎn)工藝 ? 創(chuàng)新性地改進(jìn)了豬小腸粘膜下層細(xì)胞外基質(zhì)的生產(chǎn)工藝，從生產(chǎn)工藝上精細(xì)地控制材料的物理力學(xué)性能和降解時間兩個關(guān)鍵特性。 ? 設(shè)計并建設(shè)符合 GMP 標(biāo)準(zhǔn)和 ISO13485 國際質(zhì)量管理體系認(rèn)證的中型生產(chǎn)廠房。 ? 設(shè)計了根據(jù)不同適應(yīng)癥的系列產(chǎn)品，包括：皮膚覆蓋物、疝補(bǔ)片、慢性竇道填塞引流物、肛瘺栓、口腔粘膜填充物、陰莖增粗材料、隆乳假體、皮膚填充物、尿道膀胱修補(bǔ)物、隆鼻假體、肌腱修補(bǔ)物、人工 硬腦膜等。 ? 生產(chǎn)工藝已申請國家發(fā)明專利。 ? 全部生產(chǎn)工藝所需原料、試劑無毒性，綠色環(huán)保。 3. 安全性和物理力學(xué)特性研究 安全性研究 我們依據(jù)國家食品藥品監(jiān)督管理局所提供的 III 類醫(yī)療器械生物相容性評價標(biāo)準(zhǔn)所提供的實(shí)驗方法 , 參照國際標(biāo)準(zhǔn) ISO 22442 制定的醫(yī)療器械生物學(xué)評價的相關(guān)方法和標(biāo)準(zhǔn) , 委托符合 GLP標(biāo)準(zhǔn)的檢測中心對本材料的生物相容性及免疫原性進(jìn)行試驗和評價。 醫(yī)用異種組織修復(fù) 材料項目可行性研究報告 16 07. 27 結(jié)果證實(shí)本發(fā)明所提供的組織修復(fù)材料無毒性、無刺激性和免疫原性 , 生物相容性良好。 物理力學(xué)特性研究 清華大學(xué)和 307 醫(yī)院生物材料物理力學(xué)檢 測中心對本材料的系列產(chǎn)品和COOK 公司的產(chǎn)品的物理力學(xué)特性進(jìn)行了測試， 采 用島津 AG20KNA 材料 力學(xué) 試驗機(jī)對 本材料的力學(xué)性能 進(jìn)行 檢測 ， 并與 surgisis 的材料進(jìn)行對比。 結(jié)果顯示：本 材料的屈服應(yīng)力為 177。 ，應(yīng)變?yōu)?177。 。 而surgisis 材料 的屈服應(yīng)力為 177。 ，應(yīng)變?yōu)?177。 。 本材料具有比 surgisis 材料更高的力學(xué)性能，完全可以達(dá)到 疝補(bǔ)片、人工血管、人工肌腱、人工硬腦膜、人工食管等材料所要求的力學(xué)強(qiáng)度。 4. 掃描電鏡檢測 采用掃描 電鏡分別對 本 材料和 surgisis 的材料 進(jìn)行掃描，測量其表面孔徑大小。 本 材料表面較平整，孔洞均勻，柔軟，彈性好，吸水性強(qiáng)，擠出水后再放入水中可立即恢復(fù)原狀。其膠原纖維相互連接成多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)孔大小基本一致，約 30~60μ m。 HE 染色，可見支架呈淺紅色，波浪狀，常有分支并互相交織。孔隙率為（ 90177。 ） %(附圖 6A)。 surgisis 的材料 表面顯現(xiàn)出凹凸不平，部分膠原纖維斷裂，孔隙大小不均勻， 30~200μ m 不等?？紫堵蕿椋?75177。 ） %(附圖 6B)。 結(jié)論：與 surgisis 的材料 相比，本 材料的纖維 排列規(guī)律，孔隙更均勻，孔隙率明顯增高 。 醫(yī)用異種組織修復(fù) 材料項目可行性研究報告 17 07. 27 A B 圖 6 5. 體外構(gòu)建活性真皮實(shí)驗 將 人類成纖維細(xì)胞種植于本材料，培養(yǎng) 。倒置顯微鏡下觀察細(xì)胞生長和形態(tài)變化情況。 倒置顯微鏡下見材料周邊及網(wǎng)孔中均有成纖維細(xì)胞貼壁， 3d 后細(xì)胞開始增殖，培養(yǎng)至 14d，鏡下可見網(wǎng)孔內(nèi)被成纖維細(xì)胞及其所分泌的基質(zhì)填充 ,材料未見明顯收縮 (附圖 7)。培養(yǎng)至 21 天，材料無降解。 結(jié)論：本材料為新生真皮的成纖維細(xì)胞提供了附著的場所，為細(xì)胞貼壁增殖和分化提供了立體空間，可以制備用于治療皮膚缺損、燒傷、外傷的組織工程皮膚和創(chuàng)傷敷料。 圖 7 醫(yī)用異種組織修復(fù) 材料項目可行性研究報告 18 07. 27 6. 勱物體內(nèi)研究 研發(fā)人員 采用豬、兔、狗、大鼠等動物分別制作疝、肛瘺、血管組織缺損、神經(jīng)組織缺損、骨和軟骨缺損、肌腱組織缺損、口腔粘膜缺損、皮膚缺損、膀胱尿道組織缺損等病損和疾病的動物模型，應(yīng)用本材料進(jìn)行手術(shù)修補(bǔ)。 結(jié)果顯示，本材料可以廣泛應(yīng)用于修復(fù)各種組織缺損和損傷，包括皮膚、血管、神經(jīng)、肌腱、骨、軟骨、腹壁、泌尿道、口腔粘膜等，從而治療創(chuàng)傷、腹外疝、肛瘺、直腸陰道瘺、直腸前突、骨和軟骨缺損、血管損 傷、神經(jīng)損傷、肌腱損傷、口腔粘膜損傷、盆底松弛、泌尿道損傷等各種疾病和病損。并且，在組織損傷完整再生后，本材料在體內(nèi)完全降解。 本材料用于治療腹外疝和其他腹壁缺損性疾病 的動物試驗 方法：制作豬腹壁缺損模型，手術(shù)方法放置本材料制作的補(bǔ)片，無張力修補(bǔ)缺損。分時間點(diǎn)采集標(biāo)本，觀察缺損組織生長情況、補(bǔ)片降解情況和力學(xué)強(qiáng)度。 結(jié)果：植入本材料后，腹壁強(qiáng)度 2 周時達(dá)到原強(qiáng)度的 50%，一個月時達(dá)到80%， 3 個月時恢復(fù)至原有腹壁強(qiáng)度。本材料于植入后 5— 6 個月完全降解。 結(jié)論：本材料可以制備用于治療腹外疝和其他腹壁缺損 性疾病的補(bǔ)片，可以完全恢復(fù)腹壁強(qiáng)度，并且 6 個月內(nèi)可以完全降解，不殘留于體內(nèi)。 本材料用于治療肛瘺的動物試驗 方法：制作豬肛瘺模型，手術(shù)方法將本材料填充于竇道中。分時間點(diǎn)采集標(biāo)本，觀察竇道愈合情