器官再生不是夢

2008年1月17日，《自然》雜志上發表了美國南加州大學教授鐘正明對人類器官再生研究的最新進展。鐘教授認為，如果發生在被允許的大環境內，干細胞形成新組織和器官的活動強度將更加強大。

眼下科學家已經進行了一項前所未有的嘗試：使5位傷殘軍人斷指重新開始生長。與美國國防部高級研究規劃局(DARPA)合作開展的臨床試驗已于前不久起步。研究人員使用的配方簡直可以被收入魔法教材，因為那不是別的，竟是豬膀胱提取物的粉末。醫生們先除去傷員斷指表層覆蓋的皮膚，然后將這種粉末敷在殘缺的指頭上，每周3次，敷用2周。接下來要等上2個月，才能知道這種奇怪的療法到底效果如何。如果斷指真能長長，醫生們將測量其知覺及運動機能的恢復水平。

打開再生開關

蜥蜴的尾巴被切斷后會重新長出，蠑螈具有再生失去的腿腳及眼睛的功能。即使體長只有1厘米左右的真渦蟲，哪怕被切成0.2毫米見方的顆粒，照樣能恢復到原來的形狀。

長期以來，人們一直認為除了皮膚、血液及骨頭等極小部分之外，人類已經喪失了肢體的再生功能。當器官停止工作時，通常唯一的治療方法就是移植，但是器官供給和排異反應這兩大難題一直未能解決。因此，恢復人體潛在再生能力的想法給科學家指出了意想不到的治療方向。沒有排異反應，快速生長出新的組織器官……也許不久再生治療不久將取代傳統的移植手段。

再生研究人員相信，人類最終能夠具備再生能力，因為人類的細胞先天便已經具備了發育新肢體的能力。在胎兒發育過程中，人體內的細胞發展便證實了這一點。另外，細胞內的DNA也具備著新器官成長的“指示密碼”。目前，人類的工作是尋找這些密碼，以便像打開開關一樣，將細胞的潛在功能挖掘出來。

挖掘細胞潛能

而專家們最期待的莫過于在X光下檢測到骨質結構，此外并無更高的奢望。他們并不指望指頭能完全恢復——長出完整的關節、指骨和指甲。他們只是希望能長出2.5厘米左右帶血管、受神經支配的軟組織，從而能夠部分恢復殘指的抓握能力。

你一定想知道，這種用豬膀胱提取物來刺激殘指再生的想法從何而來。這還得從一則社會新聞說起。那是在2005年，美國一位68歲的航空模型愛好者被模型螺旋槳削掉的指尖竟然在4周后復原了。

原來他有個當過外科醫生的兄弟，曾經從豬膀胱中提取出一種能讓馬的韌帶愈合的藥粉。根據這位醫生兄弟的建議，這位航空模型愛好者每兩天敷一次這種提取物，堅持了10天。當然，這并不能證明手指復原確實是這種藥粉造成的，但是如此驚人的結果，已足以吸引美國軍方在伊拉克戰爭中失去手指的傷殘軍人身上也進行嘗試。

這種神奇藥粉當然跟巫術扯不上什么關系。它的主要成分是膠原蛋白——一種構造細胞間骨架的纖維蛋白，也稱為“基質”，細胞附著其上，分化為組織——外加參與各種生化過程的功能蛋白，是它們一同組成了“胞外間質”。長久以來，人們一直以為胞外間質不具活性，但近年的研究發現，它們在生物的發育過程中扮演著重要角色。它們能激活休眠的生物進程，讓組織愈合并且再生。具體來說，間質中的蛋白質向周圍細胞發出分裂、遷移和組織信號，就像它們在胚胎發育過程中所做的那樣。的確，哺乳動物成年后不像低等動物如兩棲類那樣仍保有自發再生能力，但在胚胎發育階段，直到第16周它們也同樣具有產生新器官的能力。研究人員正是要激活這些休眠的信號，來誘導傷殘軍人的殘肢再生。

目前營造合適的、具備組織再生所有必需的分子信號的微環境，胞外間質是迄今掌握的最佳材料。其實在1980年，研究人員曾用富含胞外間質的腸內壁組織制成的動脈管替代物移植到一只狗的體內時，當時就已經注意到胞外間質的再生能力。短短幾個月，移植物就長成了與主動脈極為相似的血管。植入組織似乎明白了自己在機體中所處的位置，于是改頭換面，漸漸長成動脈的樣子。在探究其緣由的過程中，研究人員發現，胞外間質構成的移植物降解后，替代它的并不是非特異性細胞組成的纖維疤痕組織，而是與原先損毀的細胞完全相同的健康組織。鄰近傷口的健康細胞朝移植物移動，填補到一點點被自然降解的間質中去，直至將其完全替代。將間質用于移植的好處在于，它所形成的纖維網絡不會被機體的免疫系統識別為外來組織。研究人員對這一現象的解釋是胞外間質中不含任何細胞。在狗身上是這樣，那么在人身上也是如此嗎?答案是肯定的。斯坦福大學醫學中心的一位外科醫生詹姆斯就已經證明了這一點。1999年，他將胞外間質植入一位病人體內，以復原其肩部韌帶。從那以后，這個方法就經常被用于修復治療，比如加固跟腱、修復動脈或心臟瓣膜等。

緊急補救器官

醫生們也已知道如何修復糖尿病潰瘍造成的皮膚損傷。在美國，已經有3萬多名病人從這類療法中獲益，而且沒有一例出現副作用。胞外間質的運用可以說非常成功。然而要復原肢體，哪怕僅僅是指尖，仍然有很長的路要走。

與此同時，法國的科學家則在探究其他一些并不直接借助胞外間質的恢復途徑，而且初步的嘗試同樣為我們展示了美好的前景。不同的是，他們選擇利用組織本身的自我修復潛力。因此，并不需要移植其他胞外間質，而是力求保留受傷部位胞外間質中天然存在的分子信號。

通常，胞外間質中的這些分子信號——即細胞因子——是由死亡細胞產生的酶激活的。一旦細胞因子在間質中出現，它們就會激活鄰近細胞的遷移和增殖，從而保證組織的更新換代。問題是，如果大量細胞因機械損傷、燒傷、遭受輻射等同時死亡，間質和其中的細胞因子也會隨之降解，修復工作就落在了免疫系統中免疫與炎癥細胞身上，迫使它們采取“緊急補救措施”，結果造成傷口被非特異性細胞填滿。由于沒有足夠的膠原蛋白，形成的組織就不如以前那么好，這就是所謂的“疤痕”。為了防止這些細胞因子被酶降解，研究人員發明了一種尖端方法。法國研究人員研制出一種能附著在細胞因子之上的合成分子——“再生因子”來防止降解過程，借此重新形成一個正常的微環境。

破解再生秘訣

他們成功了!早在上世紀90年代，初步的藥理試驗就顯示，“再生因子”對提高再生速度和質量有顯著的效果。就目前的成果來看，它已成為治療牙周炎(鉚釘牙齒的纖維損壞后導致支撐牙齒的牙槽骨萎縮)最有希望的候選方案之一。最近，研究小組在倉鼠試驗中就證實了這一點。不僅如此，該小組在2004年發現，將用幾毫克“再生因子”浸透的膠原蛋白敷在大鼠穿孔的顱骨上，傷口居然愈合如初。更令人意外的是，就連顱骨骨縫的位置也與原先分毫不差。這是真正的、翻版式的再生復原，而不僅僅是填補傷口而已。

這還不算，“再生因子”甚至還能促使骨骼肌再生。1999年，法國巴黎第十二大學細胞生長及組織修復與再生實驗室的研究小組發現，“再生因子”能使包括血管和神經系統在內的整塊肌肉完全再生。

在組織再生研究領域，“分子派”和“間質派”之間的競爭非常激烈。然而，盡管已經獲得了這么多顯著的成就，但其中作用機制的細節還遠不明了。我們僅知，只要在傷口處營造了正常的微環境，分子信號就會適時適地地出現。組織再生能力的成功誘導表明，該能力在進化過程中并沒有完全喪失，它其實就在那里，在細胞中沉睡著。現在，科學家們的任務就是弄清在這個形態發生過程中，被激活的究竟是哪些調節回路。了解了這些，是不是就可以再生整個肢體了呢？科學家們樂觀地預期，利用干細胞定制自身所需的組織器官不再遙遠，再生醫療研究正大踏步地前進。