近日,国家儿童医学中心（上海）、上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心心胸外科郑景浩教授团队在组织工程国际权威期刊《Materials Science & Engineering C-Materials for Biological Applications》在线发表了组织工程气管快速上皮再生的研究成果“3T3-J2细胞来源外泌体促进气管基底细胞大量扩增以实现打印双层组织工程气管的快速上皮再生”。

先天性气管狭窄是儿童常见的气道结构阻塞性病变, 可分为局限性(短段)狭窄及弥漫性(长段)狭窄。患儿由于不同程度的呼吸困难和反复发生的呼吸道感染，生活质量极差，甚至因为难治性感染造成呼吸机脱机困难, 最终死于呼吸衰竭。随着气管成形术的不断改进, 特别是滑片气管成形术（Slide手术）的广泛应用,已成为首选的外科治疗术式, 救治了众多局限性气管狭窄患儿。但是外科手术对于弥漫性气管狭窄的患儿的治疗却十分有限。

近年来具有高度生物相容性的可降解高分子生物材料，结合自体细胞扩增来的种子细胞，在体外构建具有生长潜能的组织工程气管后进行体内移植, 将有望满足儿童生长发育需求，为长段气管狭窄的治疗提供了可能, 具有良好的应用前景。结合国内外以及医院前期的研究结果显示，由于缺乏有功能的上皮细胞的覆盖，术后感染和吻合口肉芽组织生成等并发症的发生率较高，使得组织工程气管进一步的应用受到限制，因此组织工程气管的快速上皮化是亟待解决的问题。

郑景浩团队在前期外泌体促干细胞成软骨分化（该成果已在2020年2月发表于《Biomaterials》）的基础上，进一步利用3T3-J2细胞（鼠源胚胎成纤维细胞）来源的外泌体与具有增殖分化能力的气管上皮基底细胞（basal cells，BCs）共培养,可以极大促进气管上皮BCs增殖,细胞从P0代扩增到P6代仅需27天，并保持分化能力，而利用传统方法单独培养气管上皮BCs，细胞从P0代扩增到P2代还需30天，且丧失分化能力。因此，这一发现有效解决了气管上皮细胞体外增殖分化困难这一棘手问题，突破了组织工程气管再上皮化的研究瓶颈；将高效扩增的气管上皮BCs高密度种植于3D打印双层仿生组织工程气管支架内层, 经过体外成熟及体内预血管化应用于长段气管缺损的动物模型。移植2周后管腔内侧即出现纤毛、杯状上皮, 2月后实现全层覆盖有功能的气管上皮细胞, 接近正常的上皮组织，有效减少术后感染、肉芽组织生成等并发症的发生并保持移植后气管近、远期的通畅, 具有良好的应用前景。