第八集《生命科學》

首頁 來源：央視網 2018年02月28日 20:18 A-A+
掃一掃手機閱讀

原標題：

　　1991年8月，原國家計委批准成立蘭州重離子加速器國家實驗室，向國內外開放。1997年在主加速器SSC上建成具有創新結構的中能放射性束流線（RIBLL），為我國開展放射性束物理研究創造了條件；2006年具有國際領先水平的超導高電荷態ECR離子源建成並投入運行，使HIRFL的束流強度顯著提高；再加上一批改造項目的實施，使HIRFL的運行水平進入國際先進行列。
　　為使我國重離子物理研究繼續在部分前沿領域保持國際先進性，同時深入開展重離子治療腫瘤等交叉學科研究，近代物理研究所經過多年的預研及反復論證，並結合中國國情，提出了在HIRFL上擴建多用途的冷卻儲存環（CSR）工程。CSR作為國家“九五”重大科學工程，于1997年6月經國務院科技領導小組審議通過，2000年4月經國家發改委批准開工建設，2008年7月通過國家驗收，正式投入運行。CSR突出的創新點是，高品質同步環和大接受度實驗環雙環運行，並配以空心電子束冷卻，大幅度提高了束流累積效率、重離子束的能量、流強和束流品質，使一些極端條件下的高精度測量成為可能。工程建設堅持自主創新，自行研製的設備超過70%，在超高真空、磁鐵及其電源的設計加工、自動控制等方面都達到了國際同類裝置的先進水平。CSR的投入使用為中國重離子核物理、放射性束物理、高離化態原子物理、核天體物理、強子物理等基礎研究，以及生命科學、材料科學、航天科技等應用研究提供了先進的實驗條件，2012年獲國家科技進步二等獎。
　　蘭州重離子加速器在交叉學科研究方面也發揮了巨大作用。依託該裝置開展了重離子治療腫瘤的基礎研究和關鍵技術攻關，先後建成淺層和深層治療腫瘤終端，臨床試驗治療腫瘤研究取得了顯著療效，使中國成為繼美國、德國、日本之後，世界上第四個實現重離子治療腫瘤的國家；建成了單粒子效應地面模擬實驗平臺，為衛星和飛船上的航天半導體器件抗輻射性能及其加固提供了關鍵的測試平臺，為航天器的安全運行提供了重要的技術保證；發展了重離子輻照技術，研製成功多種新型材料；利用重離子誘變技術培育出春小麥、甜高粱、當歸、瓜果、花卉等作物的優良新品種，微生物新菌種和新藥，取得了顯著的社會經濟效益。

　　取得一批國際矚目的重大理論突破，建立了系列原創幹細胞研究技術系統和臨床級幹細胞培養技術系統及全國首株臨床級胚胎幹細胞係，建立了全國首家臨床級幹細胞庫。開展了利用幹細胞技術修復子宮內膜治療不孕不育、修復脊髓損傷等臨床應用。2017年4月，啟動世界首批利用幹細胞技術治療帕金森病和黃斑變性的臨床研究。
　　近百年來，脊髓損傷修復，一直是世界性臨床醫學難題。在中國，就有超過200萬的脊髓損傷患者等待救治。如今，脊髓損傷修復難題在臨床上有了新突破。中國科學院遺傳與發育生物學研究所的再生醫學研究團隊，經10餘年努力，研製了基於膠原蛋白的神經再生支架，結合間充質幹細胞，能夠引導脊髓再生。1月16日，該項目在中國武警腦科醫院順利完成了世界首例臨床手術，目前情況良好。據介紹，第一批計劃治療病人6例，另5例病人將相繼在蘇州大學附屬第一醫院和解放軍總醫院第一附屬醫院開始手術，預計在1月底前完成。
　　給脊髓損傷病人移植結合間充質幹細胞的神經再生膠原支架，在世界尚屬首次，它在攻克脊髓損傷修復這個醫學難題上，取得了哪些重大突破，原理是什麼？通過手術，病人能否康復？記者專訪了脊髓損傷臨床研究團隊領導者、中國科學院遺傳與發育生物學研究所研究員戴建武。
　　脊髓損傷修復是世界難題，再生醫學帶來希望
　　作為中樞神經的重要組成部分，脊髓的主要功能是傳送大腦與身體其他部位的感覺及運動信號。因此，脊髓損傷是中樞神經組織最嚴重的損傷之一，在交通事故、砸傷、摔傷、運動性損傷，以及地震、礦難等災難中較為常見。
　　戴建武介紹，脊髓損傷及其繼發的一系列病理生理反應，會致使患者漸進性的神經組織丟失，在損傷部位形成空洞或瘢痕，導致患者感覺運動功能的喪失。原發性脊髓損傷，還常常伴有並發癥，如泌尿系統並發癥、呼吸系統並發癥等。
　　脊髓損傷後，人的勞動能力幾乎完全喪失。近百年來，臨床專家嘗試過多種治療方法，都以失敗告終。直到再生醫學的興起，才為脊髓損傷的治療帶來了希望。
　　2014年初，戴建武團隊與中國食品藥品檢定研究院醫療器械檢定所合作制訂了神經再生膠原支架的産品標準，並開展型式檢測。目前第一批醫院已經通過了倫理委員會批准，並按國家新的臨床研究管理辦法向上級衛生主管部門備案。
　　“目前我們只開展了第一階段工作，來評價手術的安全性。接下來，我們還將入組20到30名病人，進行臨床治療研究，除了對病人進行系統康復訓練，我們還會對療效進行系統分析。”戴建武説。
　　把幹細胞“種”在支架上，脊髓神經有了再生橋梁
　　幹細胞具有修復和再生功能，國外曾有把幹細胞直接注入患者體內治療脊髓損傷的手術案例，可惜都沒有什麼效果。這次手術同樣利用幹細胞來進行修復，與以往做法有何不同？
　　“不同在於，我們這次採用的是神經再生膠原支架結合間充質幹細胞來治療脊髓損傷。也就是説，把間充質幹細胞‘種’在膠原蛋白做成的支架材料上。”戴建武解釋説，“把間充質幹細胞移植到患者的脊髓損傷部位，在搭建脊髓神經再生橋梁的同時，也有利於重建再生的微環境。”
　　選擇把幹細胞“種”在膠原蛋白支架上，研究團隊有自己的考慮。
　　首先，支架能起固定作用。由於細胞通過腦脊液和血液流通，單把幹細胞放進去，它就會“跑”到全身各處，很難在受損部位發揮作用。支架能把幹細胞限制在受損部位，並使其形成一定的濃度，從而引導組織再生。同時，支架還能起到橋梁作用。脊髓損傷壞死部位，一般會長出阻礙神經組織連接再生的瘢痕。這就得把瘢痕清掉，再把支架材料填入。這樣一來，兩端好的神經組織，就能通過支架“橋接”，支架上事先“種”好的幹細胞，就能發揮作用，完成修復。
　　之所以選擇膠原蛋白做支架，是由於膠原蛋白是細胞外基質的主要成分，有很好的生物相容性和生物可降解性。此前，戴建武研究團隊利用膠原生物材料，結合自體骨髓幹細胞，修復不孕患者瘢痕化的子宮壁，成功引導子宮內膜再生，使不孕患者順利懷孕。這次，他們又採取相同策略來修復脊髓損傷。
　　在中科院“幹細胞與再生醫學研究”先導科技專項支持下，戴建武團隊與臨床專家首創了大鼠及比格犬的長距離脊髓全段缺損的損傷模型，系統研究了神經再生膠原支架及其功能化型式（如結合生長因子或者幹細胞）引導神經再生以及脊髓損傷功能的恢復。
　　“在大動物比格犬的長期觀察試驗中，神經再生膠原支架結合間充質幹細胞，可以有效促進動物運動功能恢復，包括站立及行走。這一世界領先的科研成果，為脊髓損傷修復的臨床研究，奠定了科學基礎。”戴建武説。
　　手術實現兩大突破，效果還有提升的空間
　　隨著首例手術順利完成，手術的具體操作，也揭開了神秘面紗。
　　戴建武介紹，手術第一步，是把壞死脊髓裏的瘢痕清理掉。“由於瘢痕跟正常組織用肉眼沒法分辨，我們在手術中採用特殊的電生理監測手段，探索辨別瘢痕並將其切除的方法。”隨後，將支架材料先水化，再“種”上幹細胞，然後要迅速精確地放在缺損的位置。放完後，缺損部位還會有空隙，這時再使用膠原製備的“膠水”填充整個空隙。
　　這次手術選擇的對象，脊髓損傷屬於最嚴重的級別。為什麼首次手術就敢選重症病人？
　　戴建武表示，第一批臨床手術需要評估手術的安全性——如果手術沒什麼障礙，病人術後沒有大的副作用，就可以説是安全的。這就需要選擇全橫斷、非急性期、完全沒希望自發恢復的病人。重症病人都沒問題，其他病人的手術，就更沒問題。
　　“首例手術的完成，實現了兩大突破——第一，是把支架材料從動物實驗，應用到了人的臨床手術。第二，在手術過程中，成功清理掉了瘢痕。手術安全，就是重大進步。從第一例的情況來看，手術是安全的。”戴建武非常欣慰。
　　重度脊髓損傷患者能否康復，是各界最關心的問題。戴建武表示，能否徹底康復不好説，“畢竟這是由很多因素決定，有個體差異，有心理差異等。當然我們會不斷改進，因為支架材料已被證明是安全的，我們如今在支架上放的是間充質幹細胞，將來可能放神經幹細胞或神經生長因子，這樣它的再生能力可能會提升，效果會更明顯。我們也希望，能讓更多患者儘快受益。”