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三、以多器官再生研究的結(jié)果為基礎(chǔ)探討再生醫(yī)學與療法的前景
作者：徐榮祥 出版社：中國科學技術(shù)出版社 發(fā)行日期：2009年7月除了基因組學，干細胞研究與應用是生命科學的又一熱門話題。據(jù)報道，世界上最先進的干細胞研究是體外分離和培育干細胞，形成預期組織，然后移植入病人體內(nèi)（如上皮組織、軟骨組織）的設(shè)想。然而，如何使干細胞在體外維持連續(xù)增值的問題無法解決。眾所周知，體外的環(huán)境與體內(nèi)原位的生理要求不可能完全匹配。組織細胞間不適當?shù)男畔鬟f和非最佳的調(diào)控引起不適當生理連接與構(gòu)建。這一不足在組織與器官的整體生理功能上表現(xiàn)得尤為顯著。我們主要研究體內(nèi)原位的干細胞，發(fā)現(xiàn)損傷的組織與器官在成體細胞能夠轉(zhuǎn)為干細胞的條件下可以自我修復，此干細胞應具有生成組織與器官潛能。目前，我們在治療深度燒傷時，通過原位培養(yǎng)皮膚干細胞實現(xiàn)了組織生理修復和功能器官的再生。以下是我們的研究現(xiàn)狀和成果的簡述。
1. 胃腸粘膜再生
2001年12月7日，《科學》雜志上發(fā)表的一篇文章，在細胞與組織研究領(lǐng)域引起巨大反響。作者取胚胎鼠的小腸組織，用特殊染色法鑒別細胞類型。組織切片取自17天的鼠胚胎，發(fā)現(xiàn)腸上皮來自4種主細胞。研究中詳細描述了腸粘膜絨毛（intestinal mucosa villas）是由多種類型的細胞組成。
把他們的研究與我們細胞克隆小腸絨毛的結(jié)果做了比較。使用一種組織培養(yǎng)復合物（GIC）體外培養(yǎng)小鼠胚胎胃腸壁組織，GIC能促進干細胞增值。結(jié)果顯示，培養(yǎng)胃的組織時，GIC刺激胃壁粘膜下的細胞群集持續(xù)分裂，直至形成新組織。在培養(yǎng)腸組織時，GIC使腸壁粘膜鄰近的細胞變成具增殖潛能的干細胞。他們最終分化為有吸收功能的刷狀緣粘膜，或不斷增殖的腸道內(nèi)分泌細胞，最終形成新的腸組織。美國研究人員所做的腸組織切片與我們培養(yǎng)的腸組織切片完全一致。進一步分析，我們的成果在許多功能評價上是可信的。經(jīng)過我們數(shù)月的培養(yǎng)，便可看到胃腸組織體外的克隆過程，此過程只有干細胞發(fā)育才能實現(xiàn)。
這是生命科學界首次在體外培育組織器官。為確保成果的創(chuàng)新性，我們檢索了世界上出版的該領(lǐng)域文獻。檢索得到國家科技部的協(xié)助，未發(fā)現(xiàn)任何類似報道。美國新聞網(wǎng)（www.stemcellresearchnews.com）于2001年12月23日頭條刊登了我們的成果。
這些結(jié)果表明我們成功地體外克隆了兩種不同的器官——胃和腸。培養(yǎng)液里的GIC是細胞必需的營養(yǎng)物質(zhì)與保護者，是目前認為唯一激活細胞增殖修復組織的成分。研究GIC促進胃腸道粘膜干細胞生長的作用在臨床上具有巨大的價值。治療胃病時，GIC能保護腸壁，修復潰瘍組織。GIC能修復損傷的腸粘膜，保證腸粘膜細胞吸收養(yǎng)分。利用小鼠粘膜潰瘍模型，我們發(fā)現(xiàn)用GIC治療第三天，潰瘍便無疤痕愈合，恢復所有功能。GIC被認為在治療胃腸疾病方面遠遠優(yōu)于手術(shù)。
2. 神經(jīng)再生
取小白鼠坐骨神經(jīng)，切為兩段，置于兩種不同培養(yǎng)液中體外培養(yǎng)。一種培養(yǎng)液含GIC。另一種為普通培養(yǎng)液，不含GIC。結(jié)果顯示，含GIC培養(yǎng)液中的殘余神經(jīng)再生出新的神經(jīng)。另一培養(yǎng)液中的神經(jīng)則萎縮了。證明再生技術(shù)實現(xiàn)了缺損神經(jīng)的生理性再生，促進了組織器官從細胞學到組織學的再生。
3. 腎再生
腎衰在醫(yī)學上是非常嚴重的疾病。由于腎小球、腎小管器官的病理變化，使其喪失了濾過和重吸收的功能，大量病人需透析治療。我們的再生技術(shù)給腎小球、腎小管的再生帶來了希望。取腎皮層細培養(yǎng)成為干細胞。通過干細胞的克隆和構(gòu)建生成腎小球、腎小管。當為功能衰竭的腎注入再生物質(zhì)時，原位再生和體外再生的結(jié)果是一樣的。該方面的動物實驗正在進行中。
4. 骨髓再生
自骨髓中取祖細胞，置于特定的再生物質(zhì)中體外培養(yǎng)，形成新骨髓。骨髓移植被公認為是促進骨髓祖細胞形成，治療集落生長因子的最佳方法。我們在研究中激活了祖細胞的再生潛能。一個祖細胞能夠生成含有各種造血干細胞的骨髓。一旦在體內(nèi)和原位實現(xiàn)了人類骨髓組織的再生，各種血液疾病就可能得到治療。
5. 胰腺再生
從組織學和細胞學上講，胰腺功能如下：食物（如糖、淀粉）刺激腸粘膜，腸粘膜給腺泡細胞發(fā)出信號釋放胰淀粉酶。胰淀粉酶進入腸后，淀粉變?yōu)槠咸烟呛蟊晃铡Ｍ瑫r，腺泡細胞也通知胰島細胞釋放胰島素，使葡萄糖進入血液后變?yōu)槟芰?。這些過程都受神經(jīng)內(nèi)分泌的調(diào)控。胰腺中兩種細胞共存，互相依賴，分別有自己的分泌方式。
糖尿病是胰腺的腺泡細胞和胰島細胞的生長和功能紊亂結(jié)果。紊亂可能引起腺泡細胞過度增生（II型糖尿?。┗蛞葝u細胞萎縮（I型糖尿?。?。以前并無有效的療法治療糖尿病。從組織和細胞調(diào)控方面講，有必要了解腺泡細胞如何生長、與胰島細胞共存。一些研究人員僅僅從胚胎胰腺中分離出胰島細胞，體外培養(yǎng)，這破壞了胰腺的整體性。 另一方面，中醫(yī)講究平衡之道，認為強身固本對治療同樣重要。
實驗中，我們發(fā)現(xiàn)胰腺細胞在僅有普通線粒體蘋果酶（MEM）的培養(yǎng)基中，8天后死亡。相反，在MEM培養(yǎng)基中加入生命物質(zhì)，腺泡細胞和胰島細胞共存了65天，和諧地增殖。80天時，腺泡細胞和胰島細胞緊密連接，直至第92天形成新的胰腺。對新生的胰腺進行功能檢查發(fā)現(xiàn)，對照組組織壞死前，胰淀粉酶水平與實驗組顯著不同，比正常的高數(shù)倍；實驗組里卻顯示正常。同時，對照組pH值顯著高于正常值，實驗組則正常。胰島素檢測結(jié)果顯示，實驗組中的新生成熟的胰腺可釋放大量胰島素，而對照組的胰島組織死亡，無法釋放胰島素。這些結(jié)果表明，已在體外成功培養(yǎng)了正常胰腺組織。一兩年內(nèi)，這些成果將會用于醫(yī)療，糖尿病患者將受益諸多。
6. 皮膚再生
皮膚是人體最大器官。通常觀察到的皮膚再生是指表皮再生。只要基底細胞存在，表皮再生就可實現(xiàn)。事實上，皮膚再生并非簡單的細胞再生，而是多重細胞組織的生理粘附、組合與再生，形成功能性全層皮膚。全層皮膚包括，三種胚層、皮下組織生理連接和機體共存的結(jié)合。因此，將皮膚再生定義為任何單獨組織或細胞的再生是不恰當?shù)?。一次在新加坡舉行的國際干細胞會議上，法國科學家聲稱自己是皮膚之父，宣稱完成了體外皮膚再生。當時我問法國科學家，其再生的皮膚是否包括表皮、真皮及附屬器，其真皮是否包括血管、淋巴、神經(jīng)、皮脂腺、毛囊與汗腺。他們的臉紅了。因此，他們培養(yǎng)出的皮膚上應加引號，因為他們培育的僅是表皮的幾層組織。
皮膚組織細胞來源于三個胚層：外胚層、中胚層和內(nèi)胚層。皮膚再生指皮膚所有組織的再生，比如來源于內(nèi)胚層的肌肉、來源于中胚層的結(jié)締組織、來源于外胚層的上皮細胞。如今，我們是世界上唯一實現(xiàn)了皮膚再生的。本書中詳細介紹了這一技術(shù)在臨床上廣泛的應用。
幾十年來，世界上治療燒傷主要采用外科治療。然而，幾乎所有外科醫(yī)生都承認之所以采用植皮術(shù)，不是因為它是最佳療法，而是因為它容易掌握。手術(shù)切除燒傷皮膚治療創(chuàng)面，使得燒傷變?yōu)閯?chuàng)傷。皮膚移植是用于治療燒傷并發(fā)癥的，而非治療燒傷組織。作為多年的外科醫(yī)生，我仍記得學生時代，醫(yī)學院的老師說，如果皮膚再生可行，沒有人愿意用手術(shù)治療燒傷。教科書中寫道，深二度燒傷靠上皮細胞的生長在結(jié)痂下面愈合，在結(jié)痂下面覆蓋創(chuàng)傷，這的確就是外科治療燒傷。因此，區(qū)分兩種醫(yī)療概念很重要。
早在1989年，在臨床上獲得成功的治療燒傷的方法，是我們皮膚再生非常成熟的技術(shù)。人體有本能，在體內(nèi)和原位啟動干細胞，利用再生潛能治療燒傷?？墒?，消毒劑和抗生素的應用使得燒傷創(chuàng)面無法形成必需的生理環(huán)境或條件，來啟動和激活燒傷創(chuàng)面的干細胞，更不用說維持和促進干細胞增殖與分化，進而修復和克隆器官。
20世紀80年代，我提出一個革命性治療燒傷的概念，維持生理濕潤狀態(tài)，促進修復與再生。這一發(fā)明最終導致燒傷再生醫(yī)學與療法（濕潤燒傷技術(shù)MEBT）的建立，發(fā)明了濕潤燒傷膏（MEBO）局部用藥維持燒傷創(chuàng)面生理濕潤環(huán)境。MEBO應在MEBT技術(shù)指導下使用來取得療效。多年臨床實踐證明，該療法可治愈深二度燒傷，不留疤痕，還可治愈淺三度燒傷。大量臨床上的成功鼓舞我進一步探索創(chuàng)傷修復的機理。8年的研究揭開了燒傷皮膚通過組織干細胞而再生的秘密?；诖税l(fā)現(xiàn)，建立了燒傷皮膚再生醫(yī)學，進而完成了體內(nèi)和原位培養(yǎng)干細胞來實現(xiàn)皮膚生理性修復與再生。
燒傷再生醫(yī)學的主要內(nèi)容是MEBT和MEBO，包含兩個過程和八項技術(shù)。兩個過程是指，液化和無損傷地排除壞死組織；在創(chuàng)傷存活組織的基底層上最大限度地實現(xiàn)皮膚組織再生。八項技術(shù)包括：啟動和調(diào)控干細胞；體內(nèi)和原位培養(yǎng)干細胞；液化和無損傷地排除壞死組織；采用利于皮膚再生的外源性組織培養(yǎng)基（MEBO）；采用非滅菌方式生理性控制細菌和毒素感染；營造利于皮膚再生的生理濕潤環(huán)境；隔離皮膚創(chuàng)面以利于再生，同時提供皮膚再生所需氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)（見圖1）
人類組織與器官體內(nèi)和原位再生、復制的圖譜具有代表性，而不同的組織器官有各自的圖譜，我們將于近期公布。圖3顯示的是燒傷的人類皮膚組織器官體內(nèi)和原位利用干細胞再生和復制的組織學表達過程。
總之，我們提供的是再生醫(yī)學最基本的概念；未來此領(lǐng)域的研究要求世界上更多的科學家與醫(yī)生的共同努力。胚胎干細胞的研究是一個方法，但臨床應用的意義不大，因為人類組織與器官是個整體。此書里成功的臨床醫(yī)療結(jié)果是再生醫(yī)學全部實踐研究的基礎(chǔ)。有價值的哲學必須結(jié)合具體的科學手段、研究方法、確立的科學思路、合理的分析與結(jié)論。這是我們建立系統(tǒng)學術(shù)體系的共同途徑。我們相信，重大的再生研究成果終將是通過我們共同合作獲得的。
《燒傷再生醫(yī)學與療法》是世界上第一本英文版的系統(tǒng)介紹“燒傷再生醫(yī)學和治療”的專著；是世界上第一本介紹“原位再生醫(yī)學理論和成功臨床實踐”的專著；是世界上第一本由中國人撰寫的此領(lǐng)域的專著；是由世界著名生物醫(yī)學出版社Karger出版社出版的第一本中國人撰寫的專著。
四、KARGER對《燒傷再生醫(yī)學及其療法》著作出版的評語
KARGER出版社是世界西方最大最著名的醫(yī)學、生物學等生命科學領(lǐng)域出版社之一，西方的主要著名醫(yī)學著作均由該出版社出版，歷代該領(lǐng)域中諾貝爾獎獲得者的第一本或主要著作大多由該出版社出版。該出版社對此書的評價為：“revolutionary and amazing”(革命性的和令人驚奇的)。
下面是該出版社對《燒傷再生醫(yī)學》著作的出版評語：
"Regenerative Medicine" is an innovative concept representing a unique approach to the regeneration of functional tissues and organs. This book reveals the scientific principles behind this newly discovered practice while instructing the reader in the procedure of moist-exposed burns treatment(MEBT) and offering compelling examples of tissue and organ regeneration from ordinary cells incubated in potent nutrient baths.
Dr.Xu-the inventor of MEBT and MEBO(moist-exposed burns ointment) gives an in-depth description of how healthy and pathological tissues behave in varied treatments environments, Further, he demonstrates that ordinary cells can differentiate into varied organ tissue and, for the first time, introduces MEBT including the use of MEBO to the western scientific community.
This publication will add a new dimension to the discussions on stem cells, burns treatment, immunology and cell biology. Burns specialist will learn of the new gold standard in burns treatment, and cell biologists of the potential of ordinary cells.
譯文如下：
“再生醫(yī)學”是一個創(chuàng)新的概念，描述了功能性組織和器官再生的一種獨特的方法。這本書揭示了這一新發(fā)現(xiàn)的醫(yī)學實踐背后的科學原理，同時，向讀者介紹燒傷濕潤暴露療法(MEBT)的程序和提供普通細胞在有效的營養(yǎng)物質(zhì)內(nèi)再生培植成組織和器官的有說服力的例證。
MEBT和MEBO（濕潤燒傷膏）的發(fā)明人徐榮祥醫(yī)生對在各種治療環(huán)境里的健康和病理組織的表現(xiàn)作了深刻描述。進而，他證明普通細胞能夠分化成為各種器官的組織，同時他也第一次將MEBT以及MEBO的應用介紹給西方的科學界。
該出版物將對干細胞、燒傷治療、免疫學和細胞生物學的研究開辟新的天地。燒傷專家們也將學習到關(guān)于燒傷治療的具有權(quán)威性的新標準，而細胞生物學家們將了解到普通細胞的潛能。