组织工程学的发展可以大致分成两个阶段，即20世纪80年代至90年代初的初期阶段，其特点主要是提出组织工程的概念和证实利用细胞和生物材料构建组织的可行性。90年代初到目前的二十多年中，组织工程学的发展突飞猛进，不仅体现在研究内容的不断深化和研究手段的不断提升，还表现在传统的组织工程概念得到不断的延伸和扩展以及多学科的渗透和交叉的新的发展趋势。

首先，组织工程化组织的构建已经不再局限于以裸鼠为代表的免疫缺陷型动物模型，而是更加趋向于采用与人体结构较为相似的具有免疫功能的大型哺乳类动物模型。同时，动物实验的目的也不再局限于仅仅证实能够在大型哺乳动物中形成组织，而是更加注重制造模拟临床情况下的组织缺损，用组织工程化组织来加以修复并达到类似于临床治疗效果的目的。组织工程化骨、软骨、皮肤、肌腱等组织已经成功地在猪、羊和犬等大型动物中成功构建，并修复了相应的组织缺损。更为可喜的是，部分组织工程化组织已经在初步的临床应用中获得成功，充分体现了组织工程技术在未来医学应用中的巨大潜力。其次，组织工程学的研究手段已经不再局限于初始阶段的细胞生物学和动物实验技术，分子生物学、基因克隆技术、转基因技术、移植免疫学、干细胞技术、遗传工程技术、生物材料合成与改良技术、生物材料编织技术、生物力学、三维打印、影像学和生物反应器等均被用于组织工程的研究，极大地提升了组织工程学的研究水平和其自身的发展速度。

近年来，传统的组织工程概念得到不断的延伸和扩展，能够引导组织再生的各种方法和技术均被引入到组织工程的范畴之内。如以往强调必须要有种子细胞和生物材料两者的同时介入来进行组织构建和再生才属于组织工程学的范畴，现也有不少学者提出仅用生长因子或转基因载体与生物材料复合来达到组织工程化组织构建目的。在种子细胞方面，用于某一种组织构建的细胞来源已不再局限于同一种组织。例如，骨组织构建的种子细胞可以用骨髓间充质干细胞来代替成骨细胞，肌腱组织构建的种子细胞可以用皮肤成纤维细胞来代替肌腱细胞等。未来免疫学技术的发展，有可能创造出通用型种子细胞来取代自体种子细胞。同样，在生物材料选择方面也不必局限于人工合成材料，可以采用纯天然脱细胞基质材料，或采用人工合成材料与天然细胞外基质分子复合的新型材料。

多学科交叉和渗透无疑是推动组织工程学发展的最大动力。以往十多年中，种子细胞来源受限一直是制约组织工程发展的瓶颈问题。以软骨组织工程为例，早期研究已证实利用软骨细胞和生物材料可构建出组织工程化软骨组织，但是要应用于临床还有着种子细胞来源问题。软骨细胞属终末分化细胞，体外很难大量扩增而不丧失其表型和功能，因此必须取大量自身软骨组织方能获得足够细胞来构建一块较大软骨组织，这违反了组织工程初衷。近年来快速发展的干细胞技术为这一问题的解决提供了希望。骨髓间充质干细胞是一种具有多项分化潜能的细胞类型，具有增殖能力旺盛和向软骨细胞诱导分化的潜能。采用少量骨髓干细胞经过体外扩增和诱导就能构建出大块软骨组织，从而充分体现组织工程技术的长处。

作为组织工程重要组成部分之一，多学科渗透也为生物材料学的发展提供了重要动力。当代生物材料已不再局限于传统的单纯高分子可降解聚合物，天然生物材料如各种脱细胞组织已被广泛应用于各种相关组织构建。同时，将合成材料和天然材料有机结合可起到取长补短功效，并成为未来组织工程材料发展的新趋势。同样，以往所采用的不降解和慢降解的无机骨材料也正被有机和无机相结合及降解速率恰当的新型材料替代。三维打印技术发明和在材料学中的应用，已经使材料学家能够制造出与缺损组织三维结构完全匹配并有所需要的孔径和空隙率的组织工程材料，使得完美修复组织缺损有了可靠的材料学保障。另一较新进展是通过添加缓慢释放的生长因子或将相关基因整合到材料中形成具有生物活性的生物材料，使得种子细胞能够在更接近于体内环境的生物材料上增殖、分泌基质和最终形成相应的组织。

近年来新的发展趋势还表现在组织工程化组织的构建不再局限于体内构建，越来越多的实验结果显示在体外培养体系中，通过模拟体内的内环境可以构建出多种不同的组织工程化组织，如皮肤和软骨组织等。其中，生物反应器的发明与应用在组织工程化组织体外构建中起到了关键作用。体内内环境是一个复杂的综合体，包括了各种生长因子、局部酸碱平衡和代谢产物的运输以及促进组织形成和再生的刺激信号。还有一个重要因素则是生物力学的作用。近年来的研究显示，不同种类的细胞生长与功能发挥需要有不同的力学刺激作用，如剪切力对血管内皮细胞生长和成熟有着直接关系，而周期性扩张刺激可加速血管平滑肌形成，一定的压力负荷对软骨细胞基质分泌或骨细胞成骨特征的维持都有着重要的作用。在体外组织构建过程中，往往存在组织块中间营养物渗入和代谢物排出的不足，而灌注型生物反应器的发明与运用有望解决此问题。

组织工程化器官的进展仍然相对落后于其他单一组织的构建。虽然不少学者很久以前便提出用组织工程技术手段来制造肝脏等复杂的器官，至今尚无突破性的进展。其主要的原因可能还在于器官组织结构的特殊性和复杂性所造成的。以肝脏为例，在这单一的器官中，包含了肝细胞、血管内皮细胞、胆管细胞及肝脏的间质细胞如星状细胞等。在构建过程中，同时分离和扩增几种不同种类的种子细胞并维持这些细胞活力和功能相对一致性在技术上有一定的难度;其次，如何在构建过程中将不同的种子细胞严格按照正常的解剖结构进行严格的三维空间排列接种于生物材料上，同时在组织形成过程中继续维持这种严格的三维结构将是现行技术手段较难逾越的一个技术难关;另外，如何在肝脏形成过程中维持肝动、静脉和胆总管的同步生长和精确分布也是人工手段较难解决的问题。近年来胚胎干细胞和发育生物学的发展可能将为器官的制造提供较好的思路。发育生物学的研究进展逐渐揭示器官形成过程中细胞是如何逐步分化并形成特殊解剖结构的。这些发现不仅提供了器官解剖结构形成的机制，同时也提示了模拟器官发育自然规律可能是器官组织工程较好的策略。

以上所述新成果和新的发展趋势均表明在未来的组织工程发展过程中，必须进一步加强多学科间的相互渗透、交叉与合作。基础科学研究的加强将带来发展的原动力;基础科学与应用科学的密切合作则将组织再生从观念的层面提升至现实的阶段;组织工程化组织的临床应用将进一步改变现行的医学模式，将再生医学手段应用于疾病的治疗;而产业化发展将进一步推动组织工程研究的发展。

英国《再生医学》杂志2009年刊登了1份关于中国再生医学研究现状的文章。文章指出，进入21世纪以来，中国再生医学领域的研究迅速发展，在国际学术期刊上发表的相关论文数量从2000年的37篇文献增至2008年的1116篇，仅次于美国、德国、日本和英国，位居世界第五，一些研究成果处于世界领先地位。

在国际再生医学迅猛发展的影响下，其重要性已引起我国相关决策部门和科技人员的高度重视，并建立起多个研究中心。国家“973计划”、“863计划”等重大项目对干细胞、治疗性克隆、组织工程技术与产品、组织器官替代用品、再生医学相关评价体系等进行了资助，取得了一批高水平的科研成果，如干细胞诱导分化技术，组织工程人工皮肤、肌腱、韧带、神经等，已经建立了至少25个人胚胎干细胞系，并出版了大量相关专著。

“组织工程皮肤”( ActivSkin)于2007年获得国家注册报批证书，并已通过国家食品药品监督管理局规定的临床试验，产品质量已达国际先进水平。2005年10月在北京召开的香山科技会议以“再生医学”为主题，会议探讨了包括再生医学的概念和范畴、与传统创伤修复的联系与区别、与干细胞医学、组织工程、基因和蛋白质工程以及材料学的联系和区别、近年来国内外在再生医学主要研究领域的新进展、我国再生医学研究的重点发展方向以及需要解决的重大科学问题和需要达到的目标、如何使我国再生医学从基础研究到临床治疗走在世界前列等在内的主要问题。包括多名两院院士和国家杰青基金获得者在内的40多位专家共同探讨了我国再生医学的发展问题，进一步明确了我国再生医学需要解决的关键科学问题和主要攻关方向。此后，为推动我国再生医学的研究发展，加强多学科的学术交流，我国相继召开了2008中国工程科技论坛“再生医学高层峰会”、2008第四届全国再生医学(干细胞与组织工程)学术研讨会、北京2009再生医学国际会议、2013第六届全国组织工程与再生医学大会、2013西安世界再生医学高峰会等围绕再生医学研究的会议。这些会议邀请了国内外再生医学领域的杰出科学家，围绕再生医学及生物医学的最新进展，对生物和医学领域交叉前沿的一些热点问题进行交流，内容涉及干细胞生物学、器官移植、组织工程材料等重要学科，兼顾基础研究和临床应用。一方面，展现了我国科学家近年来在再生医学领域取得的一系列重要成果，提高了我国在国际再生医学领域的影响力;另一方面，为高水平的国际学术交流提供了平台，为进一步加强国际合作与交流和推动再生医学领域基础与应用研究的发展作出了贡献。2011年，第四军医大学、上海交通大学、浙江大学等国内组织工程与再生医学领域具有代表性的44家高校、科研院所、行业企业等机构联合组建了国内首个“组织工程与再生医学协同创新中心”，结合各方的基础与特色，秉持“整合、共享、完善、发展”的协同精神与理念，必将为我国再生医学事业的进步产生极大的推动作用。

再生医学的很多研究还处于基础阶段，还存在大量需要解决的科学问题，如组织器官再生机制、干细胞的诱导分化、iPS的安全应用、种子细胞的来源、细胞培养技术、细胞库的建立、支架材料以及细胞与支架材料的相互作用、移植物的血管化和重支配等。发育生物学是再生医学的理论基础，只有跳出再生医学本身的局限，从发育生物学的角度明确细胞增殖、诱导分化和有序调控的机制，找出不同种属动物和不同发育阶段组织再生能力的差别并从中找出规律，才可能指导临床治疗。

再生医学虽然问世时间不太长，但对医学及其相关科学产生的影响是巨大的、深远的。其内涵还在不断丰富与扩展，研究内容也在不断放大及创新。从学科发展的技术层面而言，再生医学的发展趋势体现在如下几个方面:

早在20世纪已认识到物理治疗具有促进组织再生作用，但对众多物理因素的优选研究不足;实现物理治疗的各种设备及参数的稳定控制还需要改进及提高;作用机制还需进一步阐明;产业化程度及临床推广应用有待加强。

国内外均有大量细胞移植治疗的临床应用病例，但缺乏多中心、大样本、随机对照、远期效果的临床研究，也没有制定细胞治疗的适应证;尚未建立细胞制备的质量控制体系;还没有细胞治疗可遵循的公认疗效评价指标;临床准入的法规还不够健全等。由于这些问题的存在，使治疗的可靠性、安全性、合理性受到置疑，甚至出现用同一种细胞治疗同一种疾病获得不同结果的现象。此外，细胞移植促进再生还有很多科学问题尚待研究。

生物源材料具有与人体最接近的网架结构，富含天然存在的活性物质及多种信号分子，因此极易被人体组织识别，建立信号连接，引发自身修复机制，实现材料降解与组织器官再生同步化。同时，经过严格的供体筛选、一系列加工处理工序及灭菌措施，完全可以控制人畜共患疾病。已经有文献报道的临床应用除个别病例外，几乎都以生物为材料，足以证明这类材料的优势。

在反思组织工程20多年的研究成果之后，除了要继续深入研究基本科学问题以外，还应研究解决制约组织工程发展的瓶颈技术，如种子细胞的规模化扩增，细胞与支架材料的相互作用及标准化、规模化构建，包装、贮存、运输、复苏、植入技术等。组织工程技术平台转化研究也十分重要。

这是一个尚未被广泛认知的领域，极有可能产生自主知识产权，创造一类新药，参与国际竞争。

在强调再生修复的同时，努力研究防止过度再生、减少或避免无效再生、增强再生重塑能力，努力实现结构、功能、形态的完美修复。

从社会需求的角度而言，目前，临床由于各种创伤、烧伤、器官移植和先天缺陷等造成的组织器官损伤对组织和器官的再生有巨大的需求。由于供体缺乏和伦理学等问题，使得许多需要进行器官移植的患者因得不到移植器官而失去生命。随着再生医学的发展，通过组织再生的方式长出受损的组织和器官对于患者已不再遥远。

在了解到再生医学对于人类疾病治疗的重大意义后，许多国家把再生医学作为优先发展的领域，发达国家有专项资金投入，巨额的投入为组织再生研究提供了可能。除了基础研究的大力投资外，还需要注重和临床试验研究以及产业化生产的结合，只有将这三者紧密联系，才能使再生医学进入到有统一标准的临床治疗阶段。

再生医学涉及细胞工程、组织工程与器官工程等方面。在细胞工程和组织工程方面已初具成效，但具有复杂三维结构的新器官的构建需要依赖生物学、材料学和工程学的共同进步。在利用干细胞再造组织器官研究方面，动物实验已经出现曙光，但也面临巨大挑战，体现在形态学构建容易，生物力学性能较难，生理学功能差距较大。其中一个重要的限制因素是体外移植后如何保持对新器官的氧气和营养供应，以及缺乏相应的神经支配，移植入人体后很难与相应部位的生理环境融合，缺乏相应的功能。支架结构和设计的改进、生物反应器以及促进血管生长因子的应用将有可能克服以上障碍，促进再生医学的发展。此外，基因工程技术也是再生医学中必不可少的手段。对干细胞甚至已经分化的体细胞进行基因重新编程，可以用于治疗各种基因缺陷造成的遗传性疾病或恶性肿瘤。人工器官中的种子细胞往往也需要通过基因重新构建向特定方向分化。结合基因打靶技术以及干细胞克隆技术可以改变异种组织和器官的表型，使得异种移植有望成为可能。

组织工程与再生医学产业是最具发展潜力的高新技术生物产业之一，特别是干细胞技术的发展为人类疾病的治疗提供了独特的视角、方法和手段，加快发展这一产业对提高人类生活水平，造福人类健康具有十分重要而现实的意义。

目前，再生医学产业化已经如火如荼。世界各国都在这一领域展开研究开发，并已取得应用性成果。随着再生医学产业的发展，其相关配套服务及产品将形成一个巨大的市场。近几年来，美国一些大的企业或制药公司已投资开始不同组织工程产品的研制。美国是目前干细胞与再生医学产业化规模最大的国家，产业规模以每年25%的速度在递增。中国首个干细胞人工皮肤产品产业化基地于2012年在西安落成，标志着我国生物组织工程产业化实现“零”的突破，从而推动我国进入自主掌握该项世界前沿技术的国家行列。有关统计资料显示，我国每年由于烧伤、溃疡等导致皮肤缺损患者有975多万人，其中需进行皮肤移植的患者在320万人以上。作为生物组织工程重要组成部分的人工皮肤技术，是通过提取人体干细胞进行培育产生高度近似人类皮肤，用于人类皮肤的移植、治疗和改善，在治疗烧伤、烫伤方面具有减轻患者疼痛、加快愈合时间、愈后不留瘢痕等作用，对治疗糖尿病足等长期难愈性溃疡具有良好的治疗效果。

随着世界人均寿命延长带来的老龄化日趋严重，与年龄相关的疾病如骨质疏松、骨质增生、心血管病、糖尿病、老年痴呆症和帕金森病等，给再生医学产品提供了广大市场。现阶段我国每年新增肾移植患者50万、角膜移植患者10万、肝移植患者30万、心脏移植患者3万，其中仅有1%的患者得到治疗。人类的骨骼、牙周组织、关节、腹壁、血管、肌肉、神经等各种组织器官都会发生损伤，组织工程与再生医学将传统治疗模式提升为“制造与再生”，为组织、器官的缺损治疗开创了新途径。此外，随着干细胞技术的成熟和临床治疗经验的积累，以及人群收入水平的提高，人们对疾病认识程度的提高，对自身健康水平和生活质量要求的提高，对于储存健康和生命的需求将越来越强烈，包括干细胞美容市场、干细胞抗衰老市场已逐步形成，胎盘和脂肪等多种来源的亚全能干细胞储存和应用市场将形成更大的市场规模和更快的增长速度。

对人体替代部件的巨大需求不仅是推动组织工程或再生医学这一学科发展的动力，也带来巨大的市场和商机。目前，所用的移植仅限于部分组织和替代假肢。人们所期待的组织器官工程是生产有功能的组织和器官，随着研发的深入和各国政府及民间的大量投入，相信这一天将为期不远。

再生医学不仅是一门新兴的学科，而且已经成为一门新兴产业，各国在大力扶持这一学科的同时，也在制定相应的政策，组织工程与再生医学产品的商品化管理平行于药物管理，安全性管理也至关重要。

目前，实验室生长的器官，从皮肤、软骨到心瓣膜、角膜等已有十几个或已进入临床应用，或在临床试验中，或在动物实验阶段。现在进入工程化组织市场的仅仅是屈指可数的几种皮肤和软骨产品，以及一些只能算作组织工程边缘产品的生物替代材料，但是已经产生了巨大的经济效益。

我国组织工程研究水平基本与世界同步，甚至在某些方面已经处于世界领先地位，但是组织工程产品的产业化却远远落后于世界先进水平，更谈不上组织工程产品的经济效益了。不过挑战同时意味着机遇，如果我们抓住机遇，面向市场，尽快实现组织工程产品产业化繁荣，必将获得巨大的经济效益。