復(fù)制人體器官成可能
——2000年人體軟骨、顱骨和肌腱成功復(fù)制

如果科學(xué)家在豬、羊、雞的身上成功復(fù)制了軟骨、顱骨和肌腱，這意味著什么？

一、復(fù)制人體器官？

2000年，上海第九人民醫(yī)院曹誼林教授在可降解的生物材料上，接種體外誘導(dǎo)、擴(kuò)增培養(yǎng)的骨髓基質(zhì)干細(xì)胞，制備出細(xì)胞與生物材料的復(fù)合物，用這一復(fù)合物為羊修復(fù)缺損的顱骨，修復(fù)后的組織同正常骨組織融為一體。

曹誼林還在豬的身上修復(fù)了巨大缺損關(guān)節(jié)軟骨。結(jié)果表明，新生組織同正常組織關(guān)節(jié)表面軟骨具有相同的組織學(xué)特性和膠原分子結(jié)構(gòu)。修復(fù)后第24周，生物力學(xué)指標(biāo)達(dá)到正常關(guān)節(jié)表面軟骨的80%。

曹誼林還修復(fù)了雞的缺損肌腱，修復(fù)后的肌腱同正常肌腱相似，修復(fù)后第14周，其生物力學(xué)強(qiáng)度達(dá)到正常肌腱的60%。也就是說(shuō)，我國(guó)學(xué)者曹誼林在豬、羊、雞的身上成功地復(fù)制了軟骨、顱骨和肌腱。專家認(rèn)為，這標(biāo)志著我國(guó)生物組織工程研究獲得了新的突破，復(fù)制人體器官已不再遙遠(yuǎn)。

從醫(yī)學(xué)上說(shuō)，組織器官的缺損或功能障礙是人類健康所面臨的主要危害之一，也是引起人類疾病和死亡的最主要原因。建造一個(gè)“人體器官工廠”，使人體“零件”能夠按需要隨時(shí)換取，是多少代科學(xué)家夢(mèng)寐以求的目標(biāo)。經(jīng)過(guò)多年研究，科學(xué)家證明，組織工程是實(shí)現(xiàn)這一夢(mèng)想的可行途徑。

二、小金林的故事

2001年2月，上海浦東的一位叫金林的孩子在一起交通事故中，頭部狠狠地撞在了水泥墻上，結(jié)果導(dǎo)致一個(gè)6厘米×6厘米、比茶杯蓋還要大的頭骨被撞得粉碎。令人難以置信的是，在巨大的撞擊下，雖然小金林的頭骨破碎了，但頭骨下的那層腦膜竟然完好無(wú)損。

經(jīng)過(guò)搶救之后，小金林脫離了生命危險(xiǎn)。頭骨破損部位只罩著一層薄“皮”的大腦，始終神志清醒、思維正常。但失去頭骨保護(hù)的大腦，顯然是一塊危險(xiǎn)之地，時(shí)刻威脅著他小小的生命。稍有醫(yī)學(xué)常識(shí)的人都知道，大腦是人體內(nèi)非常脆弱的器官，只有在堅(jiān)硬頭骨的保護(hù)下才能安然無(wú)恙。小金林出車禍后，失去頭骨部分的大腦只是被腦膜和頭皮覆蓋著，外力稍一作用，就會(huì)被碰到，輕則會(huì)使他大腦損傷，重則會(huì)立刻奪走他的性命。

小金林的家長(zhǎng)一直希望通過(guò)手術(shù)補(bǔ)上孩子腦袋上的大“窟窿”，他們走訪了一些醫(yī)院。但對(duì)小金林的情況，即使是經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)生也感到非常為難。

在各有利弊的幾種傳統(tǒng)修補(bǔ)方法面前，小金林的家長(zhǎng)不知所措，始終下不了決心。直至2002年6月，小金林已經(jīng)快要上小學(xué)，頭骨缺損問(wèn)題已不得不解決時(shí)，金林的家長(zhǎng)才來(lái)到上海第二醫(yī)科大學(xué)附屬第九人民醫(yī)院做修補(bǔ)手術(shù)。金林家長(zhǎng)選擇了植入“塑料頭骨”的修補(bǔ)方法。湊巧的是，正當(dāng)一家人要去交納“塑料顱骨”材料和手術(shù)費(fèi)時(shí)，在電梯里他們碰到了第九人民醫(yī)院副院長(zhǎng)、國(guó)內(nèi)組織工程學(xué)權(quán)威曹誼林教授。這次偶遇，徹底改變了小金林以后要飽受置換“頭骨”手術(shù)之苦的命運(yùn)。

在電梯里，小金林頭上明顯的凹陷引起了曹教授的注意。職業(yè)敏感讓曹教授仔細(xì)詢問(wèn)了小金林的病況，在了解了所有細(xì)節(jié)之后，曹教授當(dāng)即建議小金林的家長(zhǎng)，讓小金林接受“人骨再造”——先采用組織工程技術(shù)構(gòu)建顱骨，然后再植入腦殼與原生頭骨相融共生。金林的家長(zhǎng)接受了建議。在曹教授的直接領(lǐng)導(dǎo)下，劉偉、崔磊副教授和柴崗博士等醫(yī)療小組成員迅速展開(kāi)培育顱骨的工作。

醫(yī)療小組首先從小金林的髂骨處抽取了3毫升骨髓，如此小的抽取量對(duì)金林幾乎無(wú)任何影響。然后將其中的“骨髓基質(zhì)干細(xì)胞”分離出來(lái)，進(jìn)行培養(yǎng)。在確認(rèn)細(xì)胞已經(jīng)具有成骨能力后，醫(yī)療小組將其接種于一塊與金林腦殼缺損部位形狀一樣的生物材料上。細(xì)胞在這種生物材料上穩(wěn)定生長(zhǎng)約一周后，就形成了成骨細(xì)胞與生物材料的復(fù)合體。通過(guò)多種手段檢測(cè)、觀察，證實(shí)細(xì)胞在生物材料上生長(zhǎng)良好后，這塊頭骨的“半成品”就可以植入人體了。

經(jīng)過(guò)三個(gè)多小時(shí)的手術(shù)，醫(yī)療小組將已經(jīng)具有生命力的組織工程化骨植入小金林的顱骨缺損部位。以骨髓基質(zhì)干細(xì)胞作為種子細(xì)胞再造的組織工程化骨，將完全是病人自身的骨組織，不存在免疫排斥問(wèn)題。在小金林手術(shù)完成后的半年多時(shí)間里，醫(yī)療小組對(duì)他的手術(shù)情況進(jìn)行了多次檢查。在初期，檢查表明植入的頭骨還比較軟，但隨著時(shí)間加長(zhǎng)，植入的頭骨越來(lái)越硬。CT掃描片同時(shí)顯示，植入的頭骨正像原生頭骨一樣生長(zhǎng)。3個(gè)月后，從CT掃描片上已經(jīng)可以看到新植入的頭骨與缺損部位嚴(yán)絲合縫，完全與原生頭骨融在一起。這表明，世界上第一例用組織工程再造、移植顱骨的手術(shù)獲得圓滿成功。

2003年1月，在日本神戶舉行的第五屆國(guó)際組織工程年會(huì)上，中國(guó)科學(xué)家首次向世人展示了利用組織工程學(xué)成功修復(fù)病人缺損顱骨的病例。在這個(gè)實(shí)例中，組織工程技術(shù)再造出的顱骨移入患者頭部后，不但與缺損部分嚴(yán)絲合縫，更神奇的是，這塊人工顱骨還可以隨同病人的顱骨同步生長(zhǎng)，完全跟患者自身的顱骨一樣。

這一實(shí)例，標(biāo)志著我國(guó)組織工程醫(yī)學(xué)水平已經(jīng)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，人體器官、組織的再造與修復(fù)向著臨床應(yīng)用邁進(jìn)了一大步。

三、曹誼林的傳奇

當(dāng)然，主持上文這例顱骨再造與修復(fù)手術(shù)的專家，就是我國(guó)“973”計(jì)劃首席科學(xué)家、上海組織工程與開(kāi)發(fā)中心主任曹誼林教授。他曾以讓老鼠背上長(zhǎng)出“人耳”而名震海內(nèi)外。此次應(yīng)用組織工程技術(shù)成功再造出人的顱骨，是基于“人耳鼠”技術(shù)的又一大發(fā)展。

曹誼林對(duì)組織工程學(xué)的研究始于20年前。他應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和工程學(xué)原理，將人體某部分的組織細(xì)胞在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行人工培養(yǎng)增殖，擴(kuò)增千萬(wàn)倍。把這些細(xì)胞種植和吸附在一種生物材料的支架上，然后移植到人體內(nèi)所需的部位。支架在細(xì)胞再增殖的過(guò)程中逐漸被人體降解、吸收和排泄，最后就形成了有特定功能和形態(tài)的新的組織和器官。

曹誼林培育出“人耳鼠”采用的就是這個(gè)方法，那是在1992年末，在美國(guó)哈佛大學(xué)組織工程研究實(shí)驗(yàn)室的一次普通周會(huì)上，主任瓦康迪教授宣布散會(huì)，但坐在后排的曹誼林卻說(shuō)了一聲“慢！”，并從座位下取出一小籠，籠內(nèi)有只白鼠，而鼠背上竟然長(zhǎng)著一只惟妙惟肖的“人耳”，在場(chǎng)者無(wú)不為之驚訝，其中當(dāng)然也包括瓦康迪教授——世界組織工程學(xué)的鼻祖。應(yīng)用組織工程學(xué)的手段，讓裸鼠在背上“長(zhǎng)”出“人耳”，這個(gè)消息轟動(dòng)了國(guó)際醫(yī)學(xué)界。國(guó)際權(quán)威專家發(fā)表評(píng)論，稱其為組織工程學(xué)研究領(lǐng)域新的里程碑。

2000年7月，曹誼林領(lǐng)導(dǎo)的科研小組應(yīng)用組織工程技術(shù)，分別復(fù)制了羊顱骨、雞肌腱、豬關(guān)節(jié)軟骨，均獲成功，實(shí)現(xiàn)了從復(fù)制無(wú)免疫力的動(dòng)物器官到復(fù)制具有免疫功能的高等哺乳動(dòng)物器官的飛躍。

2001年10月，一只小狗出生僅7天就撞破了腦袋。曹誼林從小狗身上抽取5毫升骨髓，首次為高等哺乳動(dòng)物再造顱骨并修補(bǔ)成功，將組織工程技術(shù)與“人體器官?gòu)?fù)制”又拉近了一大步。

曹誼林小傳

曹誼林，1954年5月生于上海，1975年，曹誼林進(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，并獲得了外科學(xué)碩士和博士學(xué)位。

1991年，曹誼林在全球醫(yī)學(xué)者中脫穎而出，爭(zhēng)取到美國(guó)整形外科基金會(huì)提供的兩個(gè)資助名額之一，赴美深造。最后他以在裸鼠體內(nèi)成功再生人耳廓形態(tài)軟骨在國(guó)際醫(yī)學(xué)界引起轟動(dòng)。

曹誼林目前擔(dān)任中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院整形外科醫(yī)院、整形外科研究所院所長(zhǎng)，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院副院長(zhǎng)，上海整復(fù)外科研究所所長(zhǎng)，上海市組織工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，上海第二醫(yī)科大學(xué)組織工程研究中心主任，上海組織工程研究與開(kāi)發(fā)中心主任等職，為“長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃”特聘教授，國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃“973”項(xiàng)目首席科學(xué)家。