從“人耳鼠”、“狗頭蓋”到修復(fù)“人腦殼”

陳祖亮

2002年12月，來(lái)自中、美、日、英、法等20多個(gè)國(guó)家的400余名組織工程學(xué)專家云集日本神戶，第五屆國(guó)際組織工程年會(huì)正在這里舉行。一位氣宇軒昂的中國(guó)學(xué)者充滿自信地走上講壇，作了《從組織工程基礎(chǔ)研究到臨床應(yīng)用》的大會(huì)專題報(bào)告，并在大屏幕上展示了一位顱骨缺損的患兒采用組織工程技術(shù)再造顱骨得以修復(fù)成功的對(duì)比CT掃描片，臺(tái)下所有專家被震撼了，組織工程創(chuàng)始人——美國(guó)t哈佛大學(xué)著名科學(xué)家瓦康迪教授感慨地說(shuō)：“在我有生之年終于看到了組織工程研究臨床應(yīng)用的光明前景?！边@位為中國(guó)組織工程醫(yī)學(xué)贏得榮譽(yù)的人，就是上海第二醫(yī)科大學(xué)附屬第九人民醫(yī)院副院長(zhǎng)、整復(fù)外科主任、國(guó)家“973計(jì)劃”項(xiàng)目首席科學(xué)家、上海市組織工程研究與開(kāi)發(fā)中心主任曹誼林教授。

鼠背上長(zhǎng)出“人耳”

曹誼林教授，1975年進(jìn)入上海第二醫(yī)科大學(xué)學(xué)習(xí)，師從我國(guó)著名的整形外科創(chuàng)始人之一、中國(guó)工程院院士張滌生教授，并先后獲得了外科學(xué)碩士和博士學(xué)位。1991年，曹誼林爭(zhēng)取到美國(guó)整形外科基金會(huì)提供的一個(gè)資助名額，離開(kāi)上海去美國(guó)開(kāi)墾一片更新更開(kāi)闊的處女地——組織工程學(xué)。

組織工程學(xué)是一門新興邊緣學(xué)科，它是應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和工程學(xué)原理，用少量組織細(xì)胞通過(guò)體外培養(yǎng)擴(kuò)增，構(gòu)建新的組織和器官，最終在人體實(shí)現(xiàn)無(wú)損傷創(chuàng)傷修復(fù)和真正意義上的功能重建。通俗地說(shuō)：這種方法不是“挖肉補(bǔ)瘡”式的修復(fù)手術(shù)，也不是移植式手術(shù)，而是利用人體自身細(xì)胞及組織工程的理論和方法，使原先缺損的組織和器官，沿著設(shè)計(jì)好的支架、模型，再順其自然地長(zhǎng)出來(lái)。當(dāng)時(shí)美國(guó)哈佛大學(xué)瓦康迪實(shí)驗(yàn)室里，聚集了幾十名外籍研究員，初來(lái)乍到的曹誼林曾向先來(lái)的研究員求教，但幾乎都遭到拒絕——人家對(duì)自己“知識(shí)產(chǎn)權(quán)”保護(hù)嘛!

此后，曹誼林總是第一個(gè)到實(shí)驗(yàn)室，最后一個(gè)離開(kāi)，一段時(shí)間里，他干脆住進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室——在那兒“插隊(duì)落戶”了。

厚積薄發(fā)，曹誼林終于摸索出一套完整獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)方法，以科學(xué)實(shí)績(jī)證明中國(guó)科學(xué)家的“一流”。1998年，曹誼林成功地讓“老鼠背上長(zhǎng)出了人耳”，以后成果“一發(fā)不可收”：在國(guó)際上，他首次在裸鼠體內(nèi)成功再生帶血管蒂的骨骼組織并成功地用于修復(fù)骨缺損模型；首次在裸鼠體內(nèi)成功再生肌腱組織。特別是首次在裸鼠體內(nèi)成功再生人耳郭形態(tài)軟骨，在國(guó)際醫(yī)學(xué)界引起轟動(dòng)。他的科研成果是世界組織工程研究領(lǐng)域中的新的里程碑，他因此被聘為美國(guó)麻省理工大學(xué)醫(yī)學(xué)院組織工程實(shí)驗(yàn)室主任，美國(guó)組織工程雜志編委，并取得了美國(guó)“綠卡”。而與此同時(shí)，曹誼林“回家”的渴望也與日俱增。他說(shuō)，在美國(guó)什么都不差，但我總感覺(jué)像住在別人家里，我應(yīng)該把學(xué)到的東西帶回去為國(guó)家和民族盡一份力。于是他謝絕了美國(guó)很多機(jī)構(gòu)的挽留，并放棄了數(shù)十萬(wàn)美元的年薪，毅然回國(guó)。

狗頭“補(bǔ)丁”天衣無(wú)縫

歸來(lái)之初，曹誼林眼里看到的是國(guó)內(nèi)組織工程的空白，少經(jīng)費(fèi)、缺人才、沒(méi)有實(shí)驗(yàn)室。但他的工作得到了各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心和支持。當(dāng)時(shí)的上海九院院長(zhǎng)戴克戎對(duì)曹誼林說(shuō)：“組織工程研究前景廣闊，醫(yī)院將鼎力相助?！鄙虾５诙t(yī)科大學(xué)的有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)也表示：缺啥給啥，你曹誼林出成果，整個(gè)二醫(yī)大也“光榮”。時(shí)任上海市委書(shū)記的黃菊對(duì)曹教授在科學(xué)事業(yè)上的奉獻(xiàn)精神和高度的愛(ài)國(guó)主義精神，也給予了很高的評(píng)價(jià)。上海市科委更是“特事特辦”，給予他150萬(wàn)元買設(shè)備，50萬(wàn)元作科研經(jīng)費(fèi)。

事業(yè)有奔頭，曹誼林“墾荒”義無(wú)反顧。他說(shuō)在鼠背上“種人耳”的目的，主要是探索組織工程方法和理論，以形象視覺(jué)告訴人們，組織工程可以構(gòu)建與人體相同的組織器官，這對(duì)未來(lái)的醫(yī)學(xué)發(fā)展將會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

不久，他被任命為九院的副院長(zhǎng)。在上海市科委、上海二醫(yī)大和九院的支持下，他建立了上海第二醫(yī)科大學(xué)組織工程研究中心，并成立了上海市組織工程研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。2000年7月，他們應(yīng)用組織工程技術(shù)分別復(fù)制羊顱骨、雞肌腱、豬關(guān)節(jié)軟骨獲得成功，通過(guò)專家鑒定，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

2001年10月，曹誼林從一只撞破了腦袋、出生僅7天的小狗身上抽取了5毫升骨髓，然后在骨髓中分離出骨髓基質(zhì)干細(xì)胞，經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)分化，得到骨的“單元”——成骨細(xì)胞，接著借用豬的脫鈣骨搭出框架，讓小狗的成骨細(xì)胞“攀附”其上。隨著成骨細(xì)胞的逐漸生長(zhǎng)，已去掉大部分抗原成分的豬脫鈣骨逐漸被吸收，長(zhǎng)成了頭蓋骨的樣子。由于“原材料”完全取自本身，補(bǔ)上頭蓋的小狗全無(wú)排斥反應(yīng)。三個(gè)月后，這塊復(fù)制的兩厘米見(jiàn)方的“補(bǔ)丁”硬度完全達(dá)到了小狗的生理標(biāo)準(zhǔn)。這是曹誼林教授運(yùn)用組織工程的技術(shù)和方法，首次為高等哺乳動(dòng)物在體外再造組織并成功移植，修復(fù)面之大在世界上也絕無(wú)僅有，這為組織工程技術(shù)應(yīng)用于臨床“人體器官?gòu)?fù)制”提供了可能。

組織工程化“人體骨”修復(fù)“人腦殼”

國(guó)家“973”項(xiàng)目是國(guó)家水平最高的重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃，曹誼林幾上北京參加“打擂臺(tái)”，終于爭(zhēng)取到國(guó)家“973”計(jì)劃《組織工程的基本科學(xué)問(wèn)題》項(xiàng)目，曹誼林擔(dān)任該項(xiàng)目的首席科學(xué)家。他決心用好國(guó)家的資金，在組織工程研究中，中國(guó)要向世界打出“中華牌”。

機(jī)會(huì)來(lái)了。2002年6月，一位名叫金林的患兒在電梯里偶遇曹誼林，小金林頭上明顯的凹陷引起了曹誼林的注意。原來(lái)2001年4月，在一起交通事故中，小金林一頭撞在水泥墻上。頭頂上約雞蛋大小的一塊頭蓋骨被撞得粉碎。令人難以置信的是，如此的重?fù)粝?，小金林始終神智清醒，思維正常，雖說(shuō)撿回了一條命，但畢竟缺了一塊頭蓋骨，僅有一層腦膜包裹著的大腦，一旦受到碰撞，后果不堪設(shè)想。

修補(bǔ)小金林頭上的“大窟窿”確實(shí)讓經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)生也十分為難，此種情況通常只能用金屬合金或合成生物材料來(lái)修復(fù)，但這每隔幾年就得開(kāi)刀換片，以適應(yīng)頭顱的不斷長(zhǎng)大。另一種辦法就是取身上數(shù)根肋骨，移植修復(fù)頭上的窟窿，但這樣會(huì)在孩子胸部造成另一個(gè)窟窿，他的父母遲遲下不了這個(gè)決心。眼看小金林就要上學(xué)了，家人才決定去上海九院整復(fù)外科植入“塑料”顱骨。碰巧他們遇到了曹誼林教授。了解情況后，曹誼林當(dāng)即建議“人骨再造”，即采用組織工程技術(shù)構(gòu)建顱骨植入頭頂與原先的頭骨相融共生。于是他們從患兒髂骨處抽取了3毫升骨髓，作為骨髓基質(zhì)干細(xì)胞的種子細(xì)胞，經(jīng)過(guò)3～4周的體外誘導(dǎo)擴(kuò)增為成骨細(xì)胞，然后置于可降解的生物材料上，一塊6.6厘米見(jiàn)方的新顱骨“拷貝”成功，接著手術(shù)將其植進(jìn)小金林的頭顱中。而今1年過(guò)去了，經(jīng)CT檢測(cè)證明，再造的這塊占顱骨總面積達(dá)六分之一的“天靈蓋”生長(zhǎng)良好，天衣無(wú)縫。這一成功標(biāo)志著我國(guó)對(duì)組織器官缺損或功能障礙的治療終于走出自身“拆東墻補(bǔ)西墻”、以“創(chuàng)傷”修復(fù)創(chuàng)傷的傳統(tǒng)模式，憑著它，曹誼林領(lǐng)銜的課題組再一次推動(dòng)了國(guó)際組織工程基礎(chǔ)研究向臨床應(yīng)用的重大突破，又一次成為這一領(lǐng)域的重大貢獻(xiàn)者。據(jù)悉，目前曹誼林教授等已成功將“組織工程化人體骨”臨床應(yīng)用于修復(fù)20例齒槽裂、梨狀孔凹陷、先天性顱骨畸形等患者的骨缺損，均取得了良好的治療效果。

建造一個(gè)人體器官的“工廠”，使人體器官或組織的移植修復(fù)就像換汽車零件那樣方便，這是全球多少代科學(xué)家夢(mèng)寐以求的奮斗目標(biāo)，曹誼林教授在將“夢(mèng)”變成現(xiàn)實(shí)的道路上已經(jīng)邁出了可喜的第一步。