美国组织科学工程战略计划

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美国组织科学工程战略计划
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作者: 来源:生命科学专辑 发布者: 刘斌 类别:新闻扫描 日期: 2007-11-02 今日/总浏览: 39/106



在过去的二十年中，在理解和利用生物有机体的结构和功能关系方面已经取得了巨大的进展。基于对生命科学的深刻认识，一个崭新并渐露锋芒的领域——组织科学和工程逐渐兴起。在再生医学的带动下，组织科学和工程的医疗应用已经初见端倪。其他应用包括在药物发现和毒理筛选中作为动物模型的替代物。此外，组织科学和工程在非医学领域的应用也具有重大价值，如制造组织传感器用以探测生物或者化学威胁。2002 年，在世界范围内有89 家生物技术公司致力于组织工程的研发；从1990-2002 年，世界在组织工程领域累计投入45 亿美元；预计到2009 年治疗诊断科技产业市场值近37 亿美元。在未来的5 年内，非医学领域组织科学和工程市值将达几十到几百亿美元。

生命科学研究中，分子、细胞和系统生物学的最新进展可以对细胞内部的动态进行更加精细的研究，胞外基质的功能也越来越清晰。基于生物标记物的分析和成像技术的应用可以对细胞内活动进行实时的、非侵入式的观察。随着信息管理和计算机模型技术走向成熟，快速的数据分析大大加速了实验设计和测试的周期。然而，一方面是从这些分散的学科中获得的知识，另外一方面，是细胞自身如何处理从环境中获得的信号并形成组织和器官。因此，迫切需要一个更上层的模式（overarching paradigm）在两者之间架起桥梁。

基于以上市场和学术研究的共识，美国国家科技委员会（National Science and Technology Council，NSTC）生物技术分会设置了“多联邦机构参与组织工程科学（Multi-Agency Tissue Engineering Science，MATES）联合工作组（Interagency Working Group，IWG）”，联合美国联邦政府13 个部门，进行组织科学和工程领域的研究规划，于2007 年6 月推出了《推动组织科学和工程：多机构参与的战略计划（Advancing Tissue Science and Engineering: A Multi-Agency Strategic Plan）》（下简称“组织科学和工程计划”）。

组织科学和工程计划瞄准组织科学工程领域和再生医学领域的发展机遇，设定发展目标，重点投入8 大战略优先项目，并对参与的联邦政府机构实施计划的步骤进行统筹安排。

1 组织科学工程定义

组织科学工程（tissue science and engineering）：利用物理、化学、生物和工程学方法控制和调控细胞的聚合行为。组织工程是应用工程学和生命科学的原理和方法，解析正常和病理哺乳动物组织结构和功能关系，促进生物替代物的开发，用于重塑、维持或者改善组织的功能。

2 参与的联邦机构

美国商业部（Department of Commerce）

美国能源部（Department of Energy）

美国卫生和人类服务部（Department of Health and Human Services）

美国农业部（Department of Agriculture）

美国国家标准与技术研究所（National Institute of Standards and Technology ）

美国国防部（Department of Defense ）

美国国防先进技术研究计划署（Defense Advanced Research Projects Agency）

美国医疗补助服务中心（Centers for Medicare & Medicaid Services）

美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration）

美国国立卫生研究院（National Institutes of Health ）

美国国家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration）

美国国家自然科学基金会（National Science Foundation）

美国海军研究实验室（Naval Research Laboratory ）

3 目标

MATES IWG 终极目标是将联邦投资协会在组织科学工程中的投入获得最大的研究收益。在NSTC 生物技术分会的组织管理下，MATES IWG 将提供一个参与项目的各家联邦机构互动的平台，保证参与方的信息共享和行动的协调。

4 方法策略

在基础研究和技术的进展的驱动下，组织工程领域研究的深度和广度都在不断增长。MATES 达成其目标的策略包括：

1.通过定期的信息交流促进部门、机构间的交流。

2.向关心政府组织科学工程研究活动的公众和研究团体提供一个集中的信息发布平台。

3.通过共同举办科学会议、研讨会及人员交流方式，提升机构间的合作能力。

4.形成组织科学工程产品的标准。

5.携手评估领域状态，跟踪技术前沿。

6.为组织科学工程研究提供支持。

7.强化组织科学工程研究成果的技术转移和转化。

5 组织科学和工程的四个总目标

1.理解和控制细胞应激：理解细胞在建立和维持型的组织中如何从微环境中获取信号并做出响应。

2.明确生物材料的脚手架功能和组织基质环境关系：支持细胞并维持组织形状的脚手架同时也是决定细胞命运的信号来源库，对此深入理解将带动更有效的组织设计和组织工程。

3.开发启动工具（enabling tool）：评估组织和其中细胞的状态需要复杂的、多参数输入。在高通量分析、仪器装置、成像模式特征、制作工艺、计算模型、生物信息学等方面的进步将使其进一步完善。此外，组织保存技术和生物反应器将加速组织的产生。

4.推动大规模生产，转化和商业化：真正展现组织工程科学的优势需要庞大的生产力，组织的强健及对用户的友好性，从而推动产品的商业化。

6 重点投入八大战略优先项目

根据对目标的解析，MATES IWG 将组织科学和工程计划聚焦在8 个优先领

域，具体见表1。

表1 计划中8 个优先战略领域（见上表）



王小理 摘译自http://www.tissueengineering.gov/