十年一劍：筑就“細胞去分化”學術豐碑——訪解放軍總醫院生命科學院院長、中國工程院院士付小兵教授

文圖/《中國醫藥科學》記者 王光躍 楊小多

風趣、帥氣與嚴謹——付小兵院士給記者留下了如此深刻的印象。

記者與付小兵院士是多年的老相識了。2000年記者還在醫院工作時，因為科研的需要，得到過付小兵院士從國外帶回的一些珍貴的科研資料，并由此建立了深厚的友誼。多年的交往，記者感觸較深的是——付小兵院士對自己所鐘愛的事業的執著！創傷病人傷口愈合后的瘙癢與疼痛問題，一直是困擾創傷外科醫生的難題；而解決這個問題的關鍵之一，就是要解決病人的發汗——也就是解決汗腺再造難題。

汗腺再生，是多少醫生與病人的共同夢想！今天，這個問題終于在付小兵院士面前“低頭”了。他和他的團隊通過實驗室和臨床研究證實，汗腺可以再生了。

在“2011中國外科周”學術會議的間隙，記者就“細胞去分化”及“汗腺再生”等相關話題，采訪了解放軍總醫院生命科學院院長、中國工程院院士付小兵教授。

“細胞去分化”曾飽受質疑

2001年，付小兵在做創面愈合的研究時發現了一種前人從未報道過的生物學現象，即某些分化成熟的表皮細胞在生長因子作用下，可以逆轉為表皮干細胞。這一重要發現很快在國際著名醫學雜志《柳葉刀》上發表了。由于當時大家對這一現象缺乏了解，因此有的專家對此提出了質疑乃至否定。面對這一前所未有的壓力，付小兵沒有去申辯，而是默默地繼續埋頭深入研究，以證明自己的發現是有科學價值的。

在談到“細胞去分化”問題時，付小兵院士說：“什么叫細胞去分化呢？簡單來說，就是老細胞在一定條件下細胞周期往回轉，變得年輕了，但這個發現雖然是我們自己在科學研究中得到的一個發現，卻受到了質疑。”

說到這里，付小兵院士面色有些沉重：“當時這一重要發現很快在國際著名醫學雜志《柳葉刀》上發表了。細胞逆分化的消息發布后，引起了比較大的反響，也引來了國內外許多質疑的聲音。受到質疑的主要的問題是：一般人認為，老的細胞怎么可能會變年輕呢？因為在傳統的教學當中，人的生命從受精卵開始，到胚胎，再到發育成熟的過程，都是不可逆的。人的細胞的生長發育，應該是一個有序的過程；是細胞增殖、分化和調控的過程。也就是說，一個人，從生到死的生命過程，原則上是不可逆轉的。我們這個科研，就是發現一個即將死亡的細胞，它可以‘往回走’，可以逆轉。但是，隨后我們通過進一步論證，再加上國外同行的論證，到現在，已經沒有人再質疑這項研究了，最后獲得了國際上一個很高的評價。現在，我們已經把這個理論，應用到臨床上的‘汗腺再生’方面了，完成了醫學科學研究向臨床應用的轉化。”

付小兵院士

付小兵院士接著說：“這項研究的背景是2001年我們在研究人體創面愈合的過程當中發現的。這種慢性創面在采用生長因子治療創面愈合以后，通過采集創面病理學做檢查時，我們看見在細胞的基底層，上層細胞變老已經死亡了。按以往的理論，在這些地方本來不應該有干細胞的，卻出現了干細胞的染色體。當時我們設想，這個發現可能會有三種情況：第一種情況是表皮的基底層干細胞向上移動，形成干細胞；第二種情況可能是切開表皮過程中發生了錯誤，切到了其他表皮的表皮表層；第三種情況就是細胞發生了去分化，即由老細胞變‘年輕’了。后來經過進一步研究、觀察，我們排除了前兩種情況，認為可能是細胞發生了去分化，變成了年輕的細胞。”

在談到遭受質疑的問題時，付小兵院士滿臉微笑地說：“‘細胞去分化’理論在當時受到質疑的主要問題有三個方面：第一種就是我剛才談到的，他們認為老的細胞怎么能變得年輕呢？因為人從生到死原則上是不可逆轉的。結果當時這個研究報告發表之后，只有很少一部分人、大約占25%的人吧，他們認為這是一個很重要的發現，有80%至85%的人認為這是絕不可能的！第二種質疑的主要問題是，這個研究成果外國人都沒有報道，中國人怎么可能有自己的發現呢？帶著明顯的歧視態度。第三類人干脆直接否定！他們認為這簡直是荒誕的、屬于偽科學等等……”

付小兵院士苦笑了一下，接著介紹說：“這也難怪，畢竟當時我們的學科基礎是創傷醫學或燒傷醫學，對于細胞生物學的確是不太了解的，但是科學，需要的就是探索精神嘛。所以，當時我們就比較大膽地把這種發現認定為‘細胞去分化’。我們也請教了一些相關學科的專家，他們認為細胞既然有正向分化，就會有逆向分化，這種現象應該是存在的；其他器官也有類似的現象，但在表皮方面，這種情況確實比較罕見，所以我們當時只能埋頭苦干，繼續尋找新的證據。”

鍥而不舍，終獲學界喝彩

那么，付小兵他們究竟是怎么打消別人的質疑的呢？在回答第一個質疑問題——“老的細胞怎么能會變得年輕呢”的問題時，付小兵院士說：“怎么回答這個問題，首先要回答細胞去分化現象是否存在，它有沒有普遍性和主動性。因為它是一個非常特別的現象，所以我們首先排除了方法學的問題，同時我們又證明了它不是從底下‘爬’上去的，這個問題確認之后，就要回答它有沒有主動性的問題。當時我們做了很多研究想去證實這個問題，卻沒有找到好的方法來證實它的這個主動性；后來，我們持之以恒地經過兩年的工作，一個偶然的啟示，使我們找到了一個解決問題的方法——那就是我們在燒傷植皮的時候，所使用的超薄皮層非常薄，基本是沒有表皮的基底層。那些細胞是已經分化的細胞，那么它為什么能夠存活呢？這個問題提出來以后，我們馬上想到了解決的辦法。”

介紹到這里，付小兵院士品了一口清茶，接著說：“我們其實從2001年到2003年一直在尋找這個方法。我們想在活體、體外誘導細胞的周期發生逆轉，但沒有找到。后來我們到唐山市出席一個學術會議，在會上講課的時候，有個老專家也反對‘細胞去分化’理論。當時他在會上提出了這個問題后，卻促使我們馬上找到了解決辦法。我們是怎么做的呢？我們首先把人的表皮取下來以后，通過酶的消化把基底層去掉，然后再通過流式細胞儀、組織學檢查后發現：基底層沒有了，也沒有干細胞了。因為表皮干細胞在表皮的基底層，它被去掉以后，再把已經分化的細胞移植到裸鼠的背部，裸鼠并沒有排異反應。3天、5天、7天以后，皮片依然存活；接著再把皮片拿來做表皮干細胞的mark檢查，發現又有表皮干細胞的反應。后來，這個專家又提問題了：說這個干細胞來是源于鼠的，而鼠和人的mark是不一樣的，所以‘細胞去分化’理論仍站不住腳。后來，我們又繼續做了很多包括不同人種、動物——比如說豬、猴等等的實驗，都證明了在一定條件下，這種已分化的表皮細胞可以發生去分化，所以就徹底證明了‘細胞去分化’是確實存在的。”

任何一項科學研究成果的發現，必定會有一個被質疑、被排斥，直至被研究者持續不斷的實驗結果所折服的過程。付小兵院士他們這項研究也不例外。他接著說：“后來，又有專家提問題了，它們是怎么過來的，信號怎么樣？我們又通過很多研究證明：在一定條件下，‘Wnt’和‘雅克通路’是誘導細胞發生去分化的一個重要信號通路。接著又有專家提問題了：去分化的表皮干細胞與正常的表皮干細胞是不是有一樣的生物學特性？如果是異常的細胞，那就沒有臨床意義了；如果是正常的，那么通過很多的細胞骨架、還有對染色體端粒等等的檢測，證明去分化的表皮干細胞和正常的表皮干細胞基本上是類似的生物學特性，只是染色體端粒稍微短一點，其他的應該都是一樣的。那么它究竟是否具有正常表皮細胞的生物學功能呢？于是，我們接著做了研究，證明去分化的表皮干細胞和正常的表皮干細胞是類似的，并用表皮干細胞構建了三維皮膚。”

付小兵院士總結說：“這些研究表明：這種細胞去分化的過程，其實就是細胞從分化狀態到去分化狀態，最后回到它比較原始的狀態的。從2002年確證 到 2006 年，《Nature》、《Science》 上IPS都有了大量的報道；IPS就是通過轉基因的方法把皮層細胞變成了類似的胚胎干細胞，但它比表皮干細胞老一些。從IPS得到進一步的確證后，國際、國內對于我們表皮細胞去分化的研究結果，就沒有再提出異議了。在這個時候，絕大多數關注這個問題的專家打來的電話都是表示祝賀的……”

談到這里，付小兵院士興奮地說：“在這個時候，《BioScience》雜志主編T.M.Beardsley專門為我們的這個‘細胞去分化’寫了一個長篇評述。他在評述中特別談到：在2002年，細胞去分化還被視為不可能的時候，我們這項研究已經為科學家的探索提供了一個新的途徑，并對我們的研究成果給予了精彩的點評。他認為，從生物學的角度證明，這是完全可行的。 2006年、2007年《Nature》、《Science》報道我們的題目就是‘表皮細胞和它的表皮干細胞在活體的研究’。這個問題確證了，終于也就沒有專家再質疑了，更沒有人說是偽科學了……”

汗腺再生，細胞去分化的臨床應用前景

付小兵院士在談到細胞去分化研究的臨床應用時說：“臨床醫生談到細胞去分化時，都認為是沒有問題的，但是它有沒有臨床應用前景？如果用于臨床治療能不能產生作用？這個也是我們面臨的一個問題，更是我們從基礎研究怎樣轉換到臨床應用的關鍵點。我們利用細胞去分化原理，在臨床上去做我們認為的重大的學科問題之一，就是汗腺再生。因為我國燒傷救治的成功率達到98%，甚至有報道達到99%以上，也就是說，基本上所有的燒傷患者都能救活，但是遺憾的是很多獲救的病人都是皮革樣皮膚，由于瘢痕的形成而沒有汗腺、沒有毛囊、沒有皮脂腺，所以這種病人傷好之后，痛不欲生，因為這類患者到夏天不能排汗，幾乎沒法生活。所以，我們就考慮，利用細胞去分化的原理，有沒有可能促使汗腺再生呢？”

付小兵院士接著介紹說：“我們通過胚胎學研究發現，人汗腺的生長發育，是在人的胚胎形成后的12周到32周左右內。它從12周左右開始發育，通過干細胞形成汗腺，到了胚胎32周汗腺的發育就形成了。在人的一生中，汗腺的數目是有限的、也是限量的。人出生以后汗腺如果被破壞，就很難再生，必須通過外源性的干細胞來誘導分化，繼而形成汗腺細胞。所以我們第一步著手研究哪些組織細胞可以作為汗腺干細胞的問題。后來發現，表皮細胞、脂肪干細胞都是可以的，但是最好的還是骨髓間充質干細胞，因為骨髓間充質干細胞在人體遭遇大面積燒傷的時候，它在骨髓里，一般被破壞得比較小，而且量比較大，所以，我們初步的研究證明，它可以作為去分化變為汗腺細胞的首選，同時也是安全有效的。”

付小兵院士接著說：“但是，能否在體外把這個MSC細胞誘導變成汗腺細胞呢？對此，我們又做了很多研究。在體外通過標記的方法，證明了MSC與汗腺細胞共培養以后，它可以復制汗腺細胞的特征；同時我們又證明了MSC細胞變成汗腺細胞以后，它的生理學特性是和正常的汗腺細胞一致的。此外，我們的研究還證明：誘導以后的MSC細胞和正常的汗腺細胞的電位是基本一致的。有些專家會提問MSC細胞是怎么變為汗腺細胞的，它是通過什么信號來發生的。我們研究發現：EDA這個受體是介導MSC細胞變成汗腺細胞的一個關鍵蛋白。因此，新的問題產生了：下一步的動物實驗能不能證明將MSC細胞變成汗腺細胞？在裸鼠身上的能不能長出汗腺？我們將MSC移植到裸鼠的創面，幾周后取得了病理學研究結果：MSC能形成汗腺的結構，它可以具有發汗功能；那么人體行不行呢？通過幾年的大量基礎工作與安全性評價，在獲得了人類倫理委員會和相關部門的批準后，我們在國際上開展了首例利用人自體的MSC再生汗腺。移植以后，特別是在移植的部位、再生的汗腺部位，我們可以看見，雖然沒有生成汗腺的管狀結構，沒有正常汗腺細胞的分泌部，有導管部，但在組織周圍，有神經支配和血液供應。在再生汗腺發汗部位，取汗液和正常的皮膚比較，它們的成分是接近的、類似的。這確實證明了再生汗腺是它的發汗部位。”

付小兵院士說：“我們曾對典型的病例進行了3年以上的隨訪，綜合發現，皮膚經過試驗變藍的，就是通過碘淀粉實驗證明他有出汗現象。這個方法也在相關單位推廣使用了，其他的研究者也得出了類似的效果。那么，從2001年到2010年已經是第10年了。這真是十年磨一劍啊！從細胞去分化的發現做到汗腺再生的臨床應用，我們發表了很多文章，獲得了國際的獎勵，并得到了到行業內的評價。例如《Scienci》雜志在引用我們的研究結果時專門評論道：“研究表明，骨髓間充質干細胞可以遷移到損傷創面并參與了皮膚等損傷器官的修復。”在臨床醫用方面的文章，國際上也給予了專門的評價，他們認為是一個landmark,汗腺是個小細胞，能夠在創面再生形成汗腺，這是個標志性的、里程碑性質的工作。我們進一步把這個理論用于構建新的含有汗腺的組織工程人體皮膚。大家知道，人工皮膚是沒有汗腺的，它只是一種敷料，但也獲得了初步的成功。《Scienci》雜志專門為我們做了評述，認為新的皮膚可以使人恢復出汗的功能；同時也獲得了國際的獎勵……”

付小兵院士最后說：“我們的實驗外科是一個實驗和臨床緊密結合的科室。我們要提倡實驗外科為臨床服務的宗旨。我們這個研究發現，就是在自己的基礎研究發現當中，怎么去論證它、確證它，并且不滿足于發現把它轉化為臨床應用。當然，這個研究，作為‘系統工程’還沒有完全做完，因為下一步還將涉及到大面積和長期性問題、安全性問題等。”

記者在采訪時還了解到：付小兵和他的研究小組立足于國內進行的創傷修復與組織再生研究得到了國內、外學術界的廣泛認可。在國內，付小兵發起組建了中華醫學會創傷學分會組織修復學組，主持召開了“再生醫學”香山科學會議和中國工程院“炎癥與修復”工程科技論壇等，推動了我國再生醫學從基礎研究向臨床應用的迅速轉化。2008年，由于付小兵在組織修復與再生領域的突出貢獻，被國際創傷愈合聯盟授予“國際創傷愈合研究杰出成就獎”，成為獲此殊榮的惟一華人學者。2009年12月2日，付小兵因在本專業領域取得了重大創新性成果，做出了杰出貢獻，當選為中國工程院院士。近期，他正在參與全軍和中國工程院的“十二五”再生醫學方面發展規劃的制訂工作。目前，他擔任著國際創傷愈合聯盟執委和國際本領域重要雜志《國際創傷修復與再生》、《國際創傷》和《國際下肢損傷》雜志編委。

付小兵十分熱愛自己所從事的專業。在談到他對科學研究的態度時，他說：“我經常對我的學生說，從事科學研究沒有原創性的發現，跟在別人的后面走是沒有出路的；同時，科學研究的成果如果不應用于實踐、造福于患者，也是沒有出路的。”而對于自己的要求，他說：“生活和科研都像爬山，每一步都要踏實。希望自己堅持下去，能夠爬到最高峰。”

付小兵，1960年 8月生，四川省資陽市人。創傷和組織修復與再生醫學專家。1983年畢業于第三軍醫大學。系馬德里大學博士、中國工程院院士。現任解放軍總醫院生命科學院院長，基礎研究所所長，全軍創傷修復與組織再生重點實驗室主任，創傷外科研究員，博士生導師。南開大學教授，清華大學等國內六所大學客座教授。

長期從事創傷和組織修復與再生的轉化醫學研究，主要領域涉及生長因子生物學、干細胞生物學以及皮膚和內臟損傷后的組織修復與再生等。解決了干細胞誘導分化與皮膚汗腺再生，生長因子調控創傷修復與組織再生機制等關鍵科學問題和技術難題。其研究成果對提高我國創傷救治成功率和研發出用于創面治療的基因工程國家一類新藥有重要作用。1995年獲國家杰出青年科學基金。主編《再生醫學-原理與實踐》、《現代創傷修復學》等專著7部，在《Lancet》等國內外雜志發表論文300余篇。以第一完成人獲國家科技進步二等獎3項。獲“何梁何利基金科學與技術進步獎”、“求是”杰出青年獎、工程院“光華青年獎”以及政府特殊津貼等。2008年被國際創傷愈合聯盟授予“國際創傷修復研究終身成就獎”。2009年當選為中國工程院院士。