十年一剑：筑就“细胞去分化”学术丰碑——访解放军总医院生命科学院院长、中国工程院院士付小兵教授

文图/《中国医药科学》记者 王光跃 杨小多

风趣、帅气与严谨——付小兵院士给记者留下了如此深刻的印象。

记者与付小兵院士是多年的老相识了。2000年记者还在医院工作时，因为科研的需要，得到过付小兵院士从国外带回的一些珍贵的科研资料，并由此建立了深厚的友谊。多年的交往，记者感触较深的是——付小兵院士对自己所钟爱的事业的执着！创伤病人伤口愈合后的瘙痒与疼痛问题，一直是困扰创伤外科医生的难题；而解决这个问题的关键之一，就是要解决病人的发汗——也就是解决汗腺再造难题。

汗腺再生，是多少医生与病人的共同梦想！今天，这个问题终于在付小兵院士面前“低头”了。他和他的团队通过实验室和临床研究证实，汗腺可以再生了。

在“2011中国外科周”学术会议的间隙，记者就“细胞去分化”及“汗腺再生”等相关话题，采访了解放军总医院生命科学院院长、中国工程院院士付小兵教授。

“细胞去分化”曾饱受质疑

2001年，付小兵在做创面愈合的研究时发现了一种前人从未报道过的生物学现象，即某些分化成熟的表皮细胞在生长因子作用下，可以逆转为表皮干细胞。这一重要发现很快在国际著名医学杂志《柳叶刀》上发表了。由于当时大家对这一现象缺乏了解，因此有的专家对此提出了质疑乃至否定。面对这一前所未有的压力，付小兵没有去申辩，而是默默地继续埋头深入研究，以证明自己的发现是有科学价值的。

在谈到“细胞去分化”问题时，付小兵院士说：“什么叫细胞去分化呢？简单来说，就是老细胞在一定条件下细胞周期往回转，变得年轻了，但这个发现虽然是我们自己在科学研究中得到的一个发现，却受到了质疑。”

说到这里，付小兵院士面色有些沉重：“当时这一重要发现很快在国际著名医学杂志《柳叶刀》上发表了。细胞逆分化的消息发布后，引起了比较大的反响，也引来了国内外许多质疑的声音。受到质疑的主要的问题是：一般人认为，老的细胞怎么可能会变年轻呢？因为在传统的教学当中，人的生命从受精卵开始，到胚胎，再到发育成熟的过程，都是不可逆的。人的细胞的生长发育，应该是一个有序的过程；是细胞增殖、分化和调控的过程。也就是说，一个人，从生到死的生命过程，原则上是不可逆转的。我们这个科研，就是发现一个即将死亡的细胞，它可以‘往回走’，可以逆转。但是，随后我们通过进一步论证，再加上国外同行的论证，到现在，已经没有人再质疑这项研究了，最后获得了国际上一个很高的评价。现在，我们已经把这个理论，应用到临床上的‘汗腺再生’方面了，完成了医学科学研究向临床应用的转化。”

付小兵院士

付小兵院士接着说：“这项研究的背景是2001年我们在研究人体创面愈合的过程当中发现的。这种慢性创面在采用生长因子治疗创面愈合以后，通过采集创面病理学做检查时，我们看见在细胞的基底层，上层细胞变老已经死亡了。按以往的理论，在这些地方本来不应该有干细胞的，却出现了干细胞的染色体。当时我们设想，这个发现可能会有三种情况：第一种情况是表皮的基底层干细胞向上移动，形成干细胞；第二种情况可能是切开表皮过程中发生了错误，切到了其他表皮的表皮表层；第三种情况就是细胞发生了去分化，即由老细胞变‘年轻’了。后来经过进一步研究、观察，我们排除了前两种情况，认为可能是细胞发生了去分化，变成了年轻的细胞。”

在谈到遭受质疑的问题时，付小兵院士满脸微笑地说：“‘细胞去分化’理论在当时受到质疑的主要问题有三个方面：第一种就是我刚才谈到的，他们认为老的细胞怎么能变得年轻呢？因为人从生到死原则上是不可逆转的。结果当时这个研究报告发表之后，只有很少一部分人、大约占25%的人吧，他们认为这是一个很重要的发现，有80%至85%的人认为这是绝不可能的！第二种质疑的主要问题是，这个研究成果外国人都没有报道，中国人怎么可能有自己的发现呢？带着明显的歧视态度。第三类人干脆直接否定！他们认为这简直是荒诞的、属于伪科学等等……”

付小兵院士苦笑了一下，接着介绍说：“这也难怪，毕竟当时我们的学科基础是创伤医学或烧伤医学，对于细胞生物学的确是不太了解的，但是科学，需要的就是探索精神嘛。所以，当时我们就比较大胆地把这种发现认定为‘细胞去分化’。我们也请教了一些相关学科的专家，他们认为细胞既然有正向分化，就会有逆向分化，这种现象应该是存在的；其他器官也有类似的现象，但在表皮方面，这种情况确实比较罕见，所以我们当时只能埋头苦干，继续寻找新的证据。”

锲而不舍，终获学界喝彩

那么，付小兵他们究竟是怎么打消别人的质疑的呢？在回答第一个质疑问题——“老的细胞怎么能会变得年轻呢”的问题时，付小兵院士说：“怎么回答这个问题，首先要回答细胞去分化现象是否存在，它有没有普遍性和主动性。因为它是一个非常特别的现象，所以我们首先排除了方法学的问题，同时我们又证明了它不是从底下‘爬’上去的，这个问题确认之后，就要回答它有没有主动性的问题。当时我们做了很多研究想去证实这个问题，却没有找到好的方法来证实它的这个主动性；后来，我们持之以恒地经过两年的工作，一个偶然的启示，使我们找到了一个解决问题的方法——那就是我们在烧伤植皮的时候，所使用的超薄皮层非常薄，基本是没有表皮的基底层。那些细胞是已经分化的细胞，那么它为什么能够存活呢？这个问题提出来以后，我们马上想到了解决的办法。”

介绍到这里，付小兵院士品了一口清茶，接着说：“我们其实从2001年到2003年一直在寻找这个方法。我们想在活体、体外诱导细胞的周期发生逆转，但没有找到。后来我们到唐山市出席一个学术会议，在会上讲课的时候，有个老专家也反对‘细胞去分化’理论。当时他在会上提出了这个问题后，却促使我们马上找到了解决办法。我们是怎么做的呢？我们首先把人的表皮取下来以后，通过酶的消化把基底层去掉，然后再通过流式细胞仪、组织学检查后发现：基底层没有了，也没有干细胞了。因为表皮干细胞在表皮的基底层，它被去掉以后，再把已经分化的细胞移植到裸鼠的背部，裸鼠并没有排异反应。3天、5天、7天以后，皮片依然存活；接着再把皮片拿来做表皮干细胞的mark检查，发现又有表皮干细胞的反应。后来，这个专家又提问题了：说这个干细胞来是源于鼠的，而鼠和人的mark是不一样的，所以‘细胞去分化’理论仍站不住脚。后来，我们又继续做了很多包括不同人种、动物——比如说猪、猴等等的实验，都证明了在一定条件下，这种已分化的表皮细胞可以发生去分化，所以就彻底证明了‘细胞去分化’是确实存在的。”

任何一项科学研究成果的发现，必定会有一个被质疑、被排斥，直至被研究者持续不断的实验结果所折服的过程。付小兵院士他们这项研究也不例外。他接着说：“后来，又有专家提问题了，它们是怎么过来的，信号怎么样？我们又通过很多研究证明：在一定条件下，‘Wnt’和‘雅克通路’是诱导细胞发生去分化的一个重要信号通路。接着又有专家提问题了：去分化的表皮干细胞与正常的表皮干细胞是不是有一样的生物学特性？如果是异常的细胞，那就没有临床意义了；如果是正常的，那么通过很多的细胞骨架、还有对染色体端粒等等的检测，证明去分化的表皮干细胞和正常的表皮干细胞基本上是类似的生物学特性，只是染色体端粒稍微短一点，其他的应该都是一样的。那么它究竟是否具有正常表皮细胞的生物学功能呢？于是，我们接着做了研究，证明去分化的表皮干细胞和正常的表皮干细胞是类似的，并用表皮干细胞构建了三维皮肤。”

付小兵院士总结说：“这些研究表明：这种细胞去分化的过程，其实就是细胞从分化状态到去分化状态，最后回到它比较原始的状态的。从2002年确证 到 2006 年，《Nature》、《Science》 上IPS都有了大量的报道；IPS就是通过转基因的方法把皮层细胞变成了类似的胚胎干细胞，但它比表皮干细胞老一些。从IPS得到进一步的确证后，国际、国内对于我们表皮细胞去分化的研究结果，就没有再提出异议了。在这个时候，绝大多数关注这个问题的专家打来的电话都是表示祝贺的……”

谈到这里，付小兵院士兴奋地说：“在这个时候，《BioScience》杂志主编T.M.Beardsley专门为我们的这个‘细胞去分化’写了一个长篇评述。他在评述中特别谈到：在2002年，细胞去分化还被视为不可能的时候，我们这项研究已经为科学家的探索提供了一个新的途径，并对我们的研究成果给予了精彩的点评。他认为，从生物学的角度证明，这是完全可行的。 2006年、2007年《Nature》、《Science》报道我们的题目就是‘表皮细胞和它的表皮干细胞在活体的研究’。这个问题确证了，终于也就没有专家再质疑了，更没有人说是伪科学了……”

汗腺再生，细胞去分化的临床应用前景

付小兵院士在谈到细胞去分化研究的临床应用时说：“临床医生谈到细胞去分化时，都认为是没有问题的，但是它有没有临床应用前景？如果用于临床治疗能不能产生作用？这个也是我们面临的一个问题，更是我们从基础研究怎样转换到临床应用的关键点。我们利用细胞去分化原理，在临床上去做我们认为的重大的学科问题之一，就是汗腺再生。因为我国烧伤救治的成功率达到98%，甚至有报道达到99%以上，也就是说，基本上所有的烧伤患者都能救活，但是遗憾的是很多获救的病人都是皮革样皮肤，由于瘢痕的形成而没有汗腺、没有毛囊、没有皮脂腺，所以这种病人伤好之后，痛不欲生，因为这类患者到夏天不能排汗，几乎没法生活。所以，我们就考虑，利用细胞去分化的原理，有没有可能促使汗腺再生呢？”

付小兵院士接着介绍说：“我们通过胚胎学研究发现，人汗腺的生长发育，是在人的胚胎形成后的12周到32周左右内。它从12周左右开始发育，通过干细胞形成汗腺，到了胚胎32周汗腺的发育就形成了。在人的一生中，汗腺的数目是有限的、也是限量的。人出生以后汗腺如果被破坏，就很难再生，必须通过外源性的干细胞来诱导分化，继而形成汗腺细胞。所以我们第一步着手研究哪些组织细胞可以作为汗腺干细胞的问题。后来发现，表皮细胞、脂肪干细胞都是可以的，但是最好的还是骨髓间充质干细胞，因为骨髓间充质干细胞在人体遭遇大面积烧伤的时候，它在骨髓里，一般被破坏得比较小，而且量比较大，所以，我们初步的研究证明，它可以作为去分化变为汗腺细胞的首选，同时也是安全有效的。”

付小兵院士接着说：“但是，能否在体外把这个MSC细胞诱导变成汗腺细胞呢？对此，我们又做了很多研究。在体外通过标记的方法，证明了MSC与汗腺细胞共培养以后，它可以复制汗腺细胞的特征；同时我们又证明了MSC细胞变成汗腺细胞以后，它的生理学特性是和正常的汗腺细胞一致的。此外，我们的研究还证明：诱导以后的MSC细胞和正常的汗腺细胞的电位是基本一致的。有些专家会提问MSC细胞是怎么变为汗腺细胞的，它是通过什么信号来发生的。我们研究发现：EDA这个受体是介导MSC细胞变成汗腺细胞的一个关键蛋白。因此，新的问题产生了：下一步的动物实验能不能证明将MSC细胞变成汗腺细胞？在裸鼠身上的能不能长出汗腺？我们将MSC移植到裸鼠的创面，几周后取得了病理学研究结果：MSC能形成汗腺的结构，它可以具有发汗功能；那么人体行不行呢？通过几年的大量基础工作与安全性评价，在获得了人类伦理委员会和相关部门的批准后，我们在国际上开展了首例利用人自体的MSC再生汗腺。移植以后，特别是在移植的部位、再生的汗腺部位，我们可以看见，虽然没有生成汗腺的管状结构，没有正常汗腺细胞的分泌部，有导管部，但在组织周围，有神经支配和血液供应。在再生汗腺发汗部位，取汗液和正常的皮肤比较，它们的成分是接近的、类似的。这确实证明了再生汗腺是它的发汗部位。”

付小兵院士说：“我们曾对典型的病例进行了3年以上的随访，综合发现，皮肤经过试验变蓝的，就是通过碘淀粉实验证明他有出汗现象。这个方法也在相关单位推广使用了，其他的研究者也得出了类似的效果。那么，从2001年到2010年已经是第10年了。这真是十年磨一剑啊！从细胞去分化的发现做到汗腺再生的临床应用，我们发表了很多文章，获得了国际的奖励，并得到了到行业内的评价。例如《Scienci》杂志在引用我们的研究结果时专门评论道：“研究表明，骨髓间充质干细胞可以迁移到损伤创面并参与了皮肤等损伤器官的修复。”在临床医用方面的文章，国际上也给予了专门的评价，他们认为是一个landmark,汗腺是个小细胞，能够在创面再生形成汗腺，这是个标志性的、里程碑性质的工作。我们进一步把这个理论用于构建新的含有汗腺的组织工程人体皮肤。大家知道，人工皮肤是没有汗腺的，它只是一种敷料，但也获得了初步的成功。《Scienci》杂志专门为我们做了评述，认为新的皮肤可以使人恢复出汗的功能；同时也获得了国际的奖励……”

付小兵院士最后说：“我们的实验外科是一个实验和临床紧密结合的科室。我们要提倡实验外科为临床服务的宗旨。我们这个研究发现，就是在自己的基础研究发现当中，怎么去论证它、确证它，并且不满足于发现把它转化为临床应用。当然，这个研究，作为‘系统工程’还没有完全做完，因为下一步还将涉及到大面积和长期性问题、安全性问题等。”

记者在采访时还了解到：付小兵和他的研究小组立足于国内进行的创伤修复与组织再生研究得到了国内、外学术界的广泛认可。在国内，付小兵发起组建了中华医学会创伤学分会组织修复学组，主持召开了“再生医学”香山科学会议和中国工程院“炎症与修复”工程科技论坛等，推动了我国再生医学从基础研究向临床应用的迅速转化。2008年，由于付小兵在组织修复与再生领域的突出贡献，被国际创伤愈合联盟授予“国际创伤愈合研究杰出成就奖”，成为获此殊荣的惟一华人学者。2009年12月2日，付小兵因在本专业领域取得了重大创新性成果，做出了杰出贡献，当选为中国工程院院士。近期，他正在参与全军和中国工程院的“十二五”再生医学方面发展规划的制订工作。目前，他担任着国际创伤愈合联盟执委和国际本领域重要杂志《国际创伤修复与再生》、《国际创伤》和《国际下肢损伤》杂志编委。

付小兵十分热爱自己所从事的专业。在谈到他对科学研究的态度时，他说：“我经常对我的学生说，从事科学研究没有原创性的发现，跟在别人的后面走是没有出路的；同时，科学研究的成果如果不应用于实践、造福于患者，也是没有出路的。”而对于自己的要求，他说：“生活和科研都像爬山，每一步都要踏实。希望自己坚持下去，能够爬到最高峰。”

付小兵，1960年 8月生，四川省资阳市人。创伤和组织修复与再生医学专家。1983年毕业于第三军医大学。系马德里大学博士、中国工程院院士。现任解放军总医院生命科学院院长，基础研究所所长，全军创伤修复与组织再生重点实验室主任，创伤外科研究员，博士生导师。南开大学教授，清华大学等国内六所大学客座教授。

长期从事创伤和组织修复与再生的转化医学研究，主要领域涉及生长因子生物学、干细胞生物学以及皮肤和内脏损伤后的组织修复与再生等。解决了干细胞诱导分化与皮肤汗腺再生，生长因子调控创伤修复与组织再生机制等关键科学问题和技术难题。其研究成果对提高我国创伤救治成功率和研发出用于创面治疗的基因工程国家一类新药有重要作用。1995年获国家杰出青年科学基金。主编《再生医学-原理与实践》、《现代创伤修复学》等专著7部，在《Lancet》等国内外杂志发表论文300余篇。以第一完成人获国家科技进步二等奖3项。获“何梁何利基金科学与技术进步奖”、“求是”杰出青年奖、工程院“光华青年奖”以及政府特殊津贴等。2008年被国际创伤愈合联盟授予“国际创伤修复研究终身成就奖”。2009年当选为中国工程院院士。