互动科普

《环球科学》：感谢你在百忙之中抽出时间接受我们的采访。你和孙文杰博士执笔翻译的《断肢再生》非常精彩，让我们不得不叹服医学的发达。 我相信，很多人都想知道，再生医学技术发展成熟后，医生们能做到哪些以前做不到的事？

戴建武：当前，不论是手术治疗还是药物治疗，其实都是抑制疾病恶化，对于已经受损的组织或器官，并不能起到显著的引导再生的作用。非典期间，医生虽然“治愈”了一些病人，但这些病人的肺受到了损伤，却没有完全恢复。

再生医学技术发展到一定水平后，情况就不一样了。对于器官受损不严重的病人，我们可以直接诱导器官再生，让它恢复原来的形态和功能；对于严重受伤的病人，如果器官受损程度太高，直接再生难度很大，需要花费大量时间和金钱时，我们就可以采取另一种治疗策略：在体外制造有功能的组织和器官，替换原有的器官，这个过程就像汽车更换零件，可以按需要随时更换。

以肿瘤病人为例。现在治疗肿瘤，医生一般采用切除的方式，虽然这样能防止癌细胞扩散，延长患者的生命，但被切除的器官大都无法再生，患者的生活质量肯定会受到影响。胃癌病人就是这样，切除了发生病变的那部分之后，病人的胃就只剩下很少一部分，在生活中“被迫”节食，非常痛苦。在这种情况下，再生医学的优势就显现出来了：切除病变部分后，让胃再生，恢复原来的大小，或者直接替换一个胃。病人因受术受到的影响就会降到最低。

《环球科学》：在《断肢再生》这篇文章中，作者曾提到：“综合现有研究成果来看，再过10～20年，让人类断肢再生就可能成为现实。”从目前的研究情况来看，你认为通过10多年的努力，科学家们有没有可能实现这个目标？

戴建武：在现阶段，其实很多方法都显示出了良好的引导组织再生的能力，但要达治疗目的，或者说完全再生一个新的组织或器官，还有很大的困难。

虽然再生医学已发展了几十年，科学家在许多大型动物身上成功构建了多种再生组织，甚至有些（如软骨、人工皮肤）已作为产品上市，但仍有许多问题需要解决：如何调控干细胞的分化，让它们按照科学家的设想形成新的器官？移植到病人受损器官处的干细胞成活率总是很低，如何才能提高它们的成活率？使用干细胞再生器官，有哪些安全隐患？

我提到的这几个问题只是冰山一角，科学家要解决的难题还很多。要解决难题，我认为还需要从发育角度，真正弄清楚组织和器官的形成过程。再过10多年，如果科学家把人类四肢的发育机理都研究清楚了，相关生物技术也能达到较高的水平，实现人类断肢再生也就水到渠成。

不过，我们的期望不能太高，因为人类四肢比蝾螈四肢的体积要大得多、结构要复杂得多、功能调控要精细得多，所以要让人类像蝾螈那样断肢再生，可能需要更多一点时间才行。

《环球科学》：你提到再生医学面临很多难题，但也提到这门学科的发展速度非常快，甚至已有再生组织作为产品上市。目前，再生医学研究处于什么状况？科学家们又取得了哪些重要成就？

戴建武：最近几年，很多研究机构和生物制药企业，都把未来的研究重点放在了再生医学领域。就在今年4月17日，美国国防部对外宣布，将投资一项总预算达2.5亿美元的人体组织再生医学研究项目，目标是利用受伤士兵的干细胞，修复他们受损的皮肤、肌肉，甚至让断肢再生。除了美国国防部，参与这个项目的还有几所美国高校，以及多个国家的研究机构。由此可以看出，再生医学在世界科学界的受重视程度。

过去几年，再生医学领域确实有一些重大突破。2005年，美国匹兹堡大学麦克戈万（McGowan）再生医学研究所曾在一项研究中，从心力衰竭患者的骨髓中取出两种干细胞，在做心脏搭桥手术时，再将两种干细胞植入患者的心脏。结果显示，接受了干细胞移植的患者的心脏功能，的确比只做搭桥手术的患者强了不少。一年后，该校科学家瓦格纳和萨克斯又研制出了一种替代材料，可用于替换不少软组织。他们也因为这项研究而荣膺2006年度“科学美国人50强”。

除了研究机构，美国还有不少生物技术公司也在进行再生医学研究，如安进（Amgen）公司、泰坦（Titan）公司、Neuron公司等。我国政府也很重视再生医学的研究，从财力和政策上给予了大量支持，我们的研究再生医学的队伍在不断壮大，水平在不断提高，再生医学研究中心也建立起来，并获得了不少很有价值的成果，如研制出了人工皮肤、肌腱、韧带等，在干细胞诱导分化技术、组织器官修复与再生的基本技术的研究中也取得了进展。

《环球科学》：科学家的研究似乎大多是利用生物学技术，在体外人工培养一些器官，用于替代人体内的病变或受损器官。直接让组织或器官再生的研究似乎较少，即便在《断肢再生》中，作者也只讲到了再生四肢的情况，而没有提到其他组织或器官。

戴建武：作为研究再生的动物模型，蝾螈比较适合于四肢再生的研究。其他组织和器官再生的研究可能有更合适的动物模型。由于该文作者主要是研究四肢再生的，他们没有提到其他组织或器官很正常。这并不是意味着其他组织再生更难或更易。其实，不同组织和器官的再生研究都有科学家在进行。

我个人认为，再生组织和器官是难是易，主要决定于该组织或器官中细胞种类的多少、功能的精细程度以及科学家对其发育过程的了解程度。

就像我前面讲的，当我们对人体各个组织、器官的发生发育机理都了解清楚，生物工程技术水平达到一定高度，能重现这些组织和器官的发育过程时，无论我们缺失了什么组织，都能再生出来。这一天一定会到来的，“嫦娥奔月”不也实现了吗？

《环球科学》： 奇怪的是，壁虎、蝾螈这类较低等的动物，天生都具有很强的再生能力，人作为地球上最高等的生物，却需要通过科学家的不懈努力，才能获得这样的能力。为什么越向高等进化，动物的再生能力就越弱呢？

戴建武：对于这个问题，我很难给出明确的答案，否则人类许多组织的再生问题可能都已解决了。的确，这是一个事实，即进化地位较低的动物的再生能力要强些，比壁虎、蝾螈还低等的环节动物，它们的再生能力更强：即使把某些个体的身体切掉一截，它们也能再生出新的身体。

再以四肢再生为例。从发育上讲，人类四肢的形成要远比蝾螈复杂；从结构上讲，人类四肢比蝾螈的四肢分化程度更高，这可能使人的四肢组织中具备再生分化能力或（和）去分化能力的细胞数量和种类比蝾螈的要少；人的四肢体积要比蝾螈的大得多，这意味着四肢中细胞数量要多得多；人的四肢功能的调控更加精细，更复杂。这样一来，人类四肢再生自然就会比蝾螈的难，并且要难得多。

《环球科学》： 我们已谈了很多关于再生医学的知识，但对于再生医学的发展历程，很多人可能并不清楚。

戴建武：追根溯源，再生医学其实早就存在了。因为自人类出现起就有创伤，有创伤就有组织修复和再生，为了促进创伤组织的修复，就会出现相应的治疗手段。最早的可以追溯到公元前3500多年，古埃及的医生已可做截肢术和包扎伤口；公元前460－377年，西方现代医学之父希波克拉底（Hippocrates）及其学派，就能通过骨折断端对接方法，使断离的软组织和骨折断端愈合；在我国夏代，人们就开始用砭石、骨针进行伤口按压、放血、排脓，以此减轻痛苦、促进组织再生和伤口愈合。

但是，再生医学形成一个独立的研究领域却是近几十年的事。这主要源于科学家对干细胞的发现和认识。干细胞可以自我更新，能分化为多种组织和器官，如果我们加以引导，就能让伤者的干细胞形成伤者所需要的组织，这样就免去了医生和病人四处寻求器官捐献者的尴尬。由于新形成的组织是由病人的干细胞分化而成的，也不会引起排斥反应。

可降解生物材料的研究和临床应用，也极大地促进了再生医学的发展。生物材料可以构建成引导组织再生时细胞生长的支架，就像过去盖房子使用房梁支架一样。在组织再生过程中，如果生物材料支架可以同步降解掉，就可能出现比较满意的组织再生，这与用不可降解的生物材料做组织替代是不同的。

最近几年，科学家们不仅在研究如何在体外再生器官，然后进行移植，而且开始挑战组织和器官的原位再生，也就是说，直接让受损组织再生出来，恢复原来的形态和功能，这样就可以省去很多中间环节。再生断肢的研究就是一个例子。

《环球科学》：据我所知，你曾在生物学的多个领域做过研究工作，为什么最终选择从事再生医学研究？你带领的研究小组主要从哪些方面进行研究？

戴建武：我曾受过良好的多学科交叉训练，在细胞生物学、生物工程、干细胞和生物材料领域都有过研究经历，能从不同角度来看再生医学问题。而且，我国老龄化日趋严重，再生医学的研究越来越重要，所以我选择了再生医学作为我的研究方向。

目前，我们实验室的主要研究方向是，制备适合不同组织的功能生物材料，来引导相关组织的再生。因为组织要再生、恢复原来的形态，就需要生物材料支架，把支架和一些功能性蛋白质移植到人体内的病损部位后，损伤的组织就会沿着支架再生出来，而构成支架的材料则会在组织或器官的再生过程中被降解和吸收。当然，干细胞的分化与组织的再生也是我们研究的重点。

下一阶段，我们要扮演的角色更像是组织和器官再生的“引导者”，要想方设法营造适合于组织或器官再生的环境，让它们按我们的要求顺利地再生出来。不过，我在这里讲的“环境”，是比单用生物材料复杂得多的生理生化环境和物理环境，因此研究难度也要大得多。