2003年1月15-16日,亚太干细胞和克隆会议,新加坡香格里拉酒店
组织器官原位再生和复制的研究

徐荣祥

(报告摘要)

  报告主要内容是组织器官原位再生和复制:1)潜能再生细胞的存在和发现(PRCs);2)PRCs增殖、分化和再生的规律;3)临床实践中组织器官再生和复制的程序;4)以大面积深度烧伤后全皮器官原位再生为基础,由PRC再生和复制组织器官的程序;5)根据组织器官体外再生和复制,建立起探讨组织器官原位再生和复制所需要的生命再生物质的方法和技术。
  本文近200张组织器官原位或体外再生和复制图片表明由细胞生成的组织器官和大器官再生和复制的整个过程。结果主要包括:1)整个皮肤器官的原位再生和复制;2)胃肠粘膜组织器官原位或体外再生;3)毛囊组织器官原位或体外再生和复制;4)神经组织器官原位再生;5)胰腺组织器官体外再生和复制;6)体外再生骨髓组织;7)体外再生肾小球和肾小管组织器官;8)体外再生心肌等。
  所有研究结果用来证明:1)PRCs的存在、功能和潜能;2)生命再生物质的重要性;3)组织器官原位再生和复制的可能性;4)在生命科学和医学取得不断进步的过程中,组织器官原位再生和复制的巨大价值。我们针对此方法和技术,还提出了治疗癌症的可能前景。
  为使越来越多的人知道并理解这项技术,在这里我们第一次公布了实施此技术的关键环节,我们还将公布技术程序和生命物质的框架组成。

关键词:

1 组织器官
  组织器官是由一个或多个组织组成的具有活性的功能组织单位,简言之“具有活性的功能组织单位”。根据人体功能和组织细胞学研究,整个机体划分为206个组织器官。对于整个人体,生命活动就是由这206个(或更多)组织器官共同实现的。对于单个内脏器官,由若干个组织器官与结构组织一起共同来履行其结构和功能。

2 原位
  原位是指组织结构活性连接点。没有与人生命体原位连接的技术和方法,生命的延续将无法实现。原位在本研究中提出是强调生命连接的重要性。

3 生命再生物质
  由一种或多种成分组成的物质或者混合物,这些物质或者复合物可以激发或维持组织细胞再生和分化,最后形成新的组织或组织器官。生命再生物质区别于糖、蛋白质、脂肪、水或者其他生命基本特殊物质,生命再生物质只承担组织器官再生和复制。

4 MEBO培养基
  MEBO培养基是有MEM培养基和美宝普通生命再生物质组成的总培养基。MEBO培养基通常能激活PRCs并使之增殖再生。对于每一个特定的组织器官,我们采用不同的特定培养基,如P-MEBO培养基用于胰腺组织器官再生,M-MEBO培养基用于骨髓组织再生。

5 潜能再生细胞(PCRs)
  本研究所发现的特殊组织细胞,与干细胞相似,具有再生功能组织的潜能,但通常作为组织细胞存在于组织中。也可称作特殊分化的组织细胞,该组织细胞来自由不同发育阶段的增殖细胞形成的有机体。

6 原位干细胞
  组织中的增殖细胞,可以由一些特殊的标记物标识。原位干细胞是PRCs的过程细胞形式,通常是指未分化细胞。根据最初的皮肤生理结构,干细胞能够通过重建和再生新的皮肤,修复损伤和缺陷的皮肤。

材料和方法

  从原位孵育组织细胞开始建立组织器官再生模型,培养在MEBO培养基中的细胞被激活增殖分化,再生出组织和组织器官,这样建立了体外组织器官模型。根据成功建立的模型,我们分别探索每一个组织器官的特殊生命再生物质。最后,我们将这些生命物质和MEBO普通生命物质组合在一起,然后将这些混合物以正确的加药形式,原位应用于不同的组织器官中实现组织器官原位再生和复制。

1 组织中PRCs的激活、增殖和分化
  组织器官原位再生和复制的重要基础是原位组织的PCRs,而PCRs的来源是原位组织细胞。理解PCRs的特征和变化规律是非常重要的,由此我们可以了解组织器官再生和复制的机制和程序。经过多年的研究,我们已经初步掌握了PCRs的增殖和再生,也就是说,在细胞原位激活后,有静态转为分裂,然后在生命再生物质的作用下,细胞开始增殖分化。此后,依照自体遗传特性,新生组织自动形成。此后,新生组织彼此连接,原位发育成成熟的新生组织器官(图1)(PCRs的研究将分别公布)

2 组织器官体外再生的建立,以小鼠小肠粘膜再生为例。
  取17日龄胎鼠成体近端肠道,切成小片,在MEBO培养基中培养,肠道贴于底壁。首先,培养基中肠粘膜组织细胞从小肠组织块中的解离成单个细胞;其次,分别培养这些细胞,一些细胞被激活增殖分化;最后,这些增殖分化的细胞自动连接原位形成新的再生粘膜组织,体外组织器官再生模型建立。(见表2)

3 生命再生物质的组成
  体外新生组织器官确立后,利用此模型我们立即筛选出了特殊生命再生物质,并在MEBO培养中持续培养。所有这些物质能够促进细胞增殖,再生出新的组织器官并维持或延长组织器官的生命(具有肠粘膜),这些物质作为特殊的生命再生物质应用于肠粘膜组织器官。应用于胃肠粘膜的再生的混合物与MEBO普通生命再生物质共同发生作用,并以正确的加药形式应用于组织器官原位再生。(见图3)

4 组织器官原位再生和复制的临床实践

临床皮肤原位再生的过程如下:
  首先,采用专为此项技术的设计的耕耘刀处理皮肤伤口,烧伤后尽快对坏死的皮肤组织处理,减轻存活组织的压力;同时,通过开放的伤口,应用皮肤再生生命物质(MEBO)到存活的皮下组织,激活潜能再生细胞。其次,在皮下组织细胞增殖分化最快前,采用湿润暴露烧伤疗法(MEBT)除去坏死的皮肤组织,同时连续应用MEBO。再次,坏死组织除去后,直接用MEBO原位培养不同的皮肤组织器官,直到整个皮肤器官原位再生复制完全完成。(见图4)

5 皮肤器官原位再生复制的组织学和细胞学检查
(1)皮肤器官原位再生复制的组织学检查
  烧伤治疗期间,每2天制作烧伤表面的组织学切片并做检查,然后观察细胞和组织再生复制的过程。研究结果表明存活的皮下层组织细胞能够被激活并具有潜在的原位再生功能。依据最初的皮肤组织框架,新的皮肤结构生成。皮肤的内部组织器官随着MEBT/MEBO的应用逐步原位再生,最后,实现整个皮肤的原位再生和复制(见图5)。

(2)皮肤器官原位再生复制的细胞学检查
  采用免疫荧光技术检查皮肤器官原位再生和增殖过程。角蛋白19阳性反应细胞是指PRCs,皮下组织的PRCs可以被激活增殖分化。检查结果表明在活组织的烧伤部位或未损伤的局部皮肤或用生命再生物质治疗前没有发现阳性角蛋白19细胞。但生命再生物质应用的24小时内,存活的烧伤皮下组织中可见大量的角蛋白19阳性细胞,组织学切片表明在皮下脂肪纤维组织中出现了这些细胞。开始治疗4天后,这些细胞明显增殖并分化,逐步发育成各种不同类型的细胞。治疗的7-14天,角蛋白19阳性细胞达到峰值。此时,皮肤组织基础建立,但组织分类尚不可分辨。烧伤后21天,角蛋白19阳性细胞逐渐减少,皮肤组织、毛囊、汗腺、皮脂神经纤维和外周神经器官基本形成,并长出了各种血管。烧伤后28天,皮肤器官原位再生复制完全,角蛋白19阳性细胞完成了自身的使命,而后消失。化学免疫组织染色方法表明,新生的皮肤是正常的,与最初皮肤相同,包括了多种具有完全结构和功能的组织器官。(见图6)

6 几种组织器官原位或体外再生复制的结果
  根据上述组织器官再生复制的程序和方法,我们尝试人体不同组织和组织器官的再生,并取得了满意结果。

(1)胰腺组织器官再生——分泌功能组织器官的典型代表
  取出小鼠胰腺组织细胞,分成两组。实验组的细胞在MEBO培养基和胰腺特殊生命物质(P-MEBO培养基)中培养,根据制定的培养程序和方法,胰腺组织细胞被激活,增殖分化,最后生成新生胰腺组织器官并具有如下功能:胰腺腺泡细胞能分泌胰淀粉酶,与正常组织相同,胰岛细胞能分泌胰岛素。对照组的胰腺组织细胞死亡。(见图7)

(2)骨髓组织再生——细胞增殖功能生成组织器官

  取出小鼠骨髓祖细胞,分成两组。实验组的细胞在MEBO培养基和骨髓特殊生命物质(M-MEBO培养基)中培养。根据制定的培养程序和方法,骨髓祖细胞被激活,增殖分化,生成了不同类型的细胞组织克隆。对照组的细胞死亡。

(3)神经纤维的再生——神经纤维和神经末梢器官再生功能的组织器官代表
  取出小鼠的坐骨神经,切成数片,分成两组。实验组的细胞在MEBO培养基和神经特殊生命物质(N-MEBO培养基)中培养。以上结果表明组织小块中再生的神经纤维具有和以前同样的长度。组织学切片检查表明原位新生的神经纤维同正常的相同,具有同样的组织结构。而在对照组,神经纤维收缩并死亡。(见图9)
(4)毛囊再生——持续再生功能的组织器官代表
A毛囊体外再生
  取小鼠的毛囊组织细胞,分成二组。实验组的细胞在MEBO培养基和毛囊特殊生命物质(HF-MEBO培养基)中培养。根据制定的培养程序和方法,单个毛囊细胞被激活,增殖分化,然后彼此连接形成毛乳头组织,再经持续培养后,毛囊组织生成。在毛管周围,毛囊组织细胞中长出许多胶原纤维。而后毛发再生。对照组没有生成毛囊组织。
B 毛囊原位再生
  实验1,用化学药物使兔子背部脱毛,脱毛皮肤的一部分直接应用使毛囊再生的生命再生物质MEBO,另一部分留下作为对照。结果表明,一段时间后,MEBO区域的毛发再生,对照区域,没有毛发生长。(见图11)
实验2:HF-MEBO用于治疗脱发志愿者,20天后,新毛囊再生并长出1-2cm长的头发(见图12)

(5)肾小球和肾小管的再生——分别具有吸收和分泌功能的组织器官
  取小鼠的肾皮质细胞,在MEBO培养基和肾特殊生命物质(RN-MEBO培养基)中培养。首先,肾皮质细胞被激活,增殖分化,然后形成球状和管状结构。采用组织细胞学研究和细胞功能方法表明这些是正常的肾小球和肾小管。而在对照组,没有存活的肾皮质细胞。

(6)心肌的体外再生——具有持续收缩和舒张功能的肌肉
  取小鼠的心肌细胞,在MEBO培养基和心肌特殊生命物质(HM-MEBO培养基)中培养。结果表明由单个心肌组织细胞可以再生出新的心肌组织。而且,组织学和功能方法学结果表明新生的心肌组织具有正常的结构和功能。对照组中没有存活的心肌细胞(见图14)

(7)胃肠粘膜组织器官的原位再生
  由GI-MEBO生命物质(也称为GIC)制成的油性胃肠胶囊能够保护或/和局部治愈急性和慢性胃肠粘膜损伤。急性损伤3-5天再生出新生粘膜,严重的胃肠粘膜溃疡,大约需要20天。(见图15)

(8)应用皮肤器官原位再生技术治疗皮肤癌
  皮肤癌是由于皮肤组织细胞的癌症转化。皮肤癌不仅诱导皮肤溃疡,局部感染;而且还可使溃疡范围迅速扩大,甚至遍及全身。皮肤癌的基础是皮肤组织细胞不能同常规生长那样再生形成皮肤。因此我们用皮肤器官原位再生技术尝试治疗皮肤癌病人,并且取得成功的疗效。

讨论
  根据组织器官原位和体外再生和复制的实验研究和临床实践,我们认为在损伤和老化有机体(包括人体)的组织器官中,由特殊的生命再生物质刺激组织器官的再生和复制的思路和方法是可行的。并且所有这些在实验和临床实践中均已成功。由此,我们认为人体206个组织器官原位再生和复制是完全可行的。如果我们应用206个组织器官原位再生和复制作为生命持续和再生的理论和技术基础,那么人体的健康和长寿将很快成为现实,人类将存活100年以上。同时,新的再生药物将取代当前的现代医学,而现代医学保证人类健康时违背了自然生命法则。

1 关于有机体的生命持续的研究

  组织器官原位再生复制的理论和实践将开辟出人体生命持续的全新理论,也就是,在人体发育过程中,留在器官中的一些特定的细胞可以生成新的组织或器官。当组织损伤发生时,这些细胞(潜能再生细胞)具有增殖、分化、再生出新的组织器官的潜能,他们能填补原位损伤或老化的组织细胞的空白,再生出人体具有功效的组织器官的结构和功能,这将延长人类的生命,实现人体的健康和长寿。

  当器官中具有潜能的PRCs不起作用时,由于缺乏再生供给或者成为完全功能障碍,将缩短器官的存活时间。因为一个或多个器官损伤,整个机体将受到影响,甚至人将死亡。

2、原位再生和复制组织器官技术的关键。
  对该技术的理论毋庸置疑,那么如何实现原位再生和复制组织器官呢?基于我们实践的结果,认为有三个技术环节控制组织器官再生与复制的进程。

(1) 如何原位清除坏死、衰老/纤维化、功能障碍的细胞或组织,且不造成任何损伤?
  在整个皮肤器官和胃肠粘膜原位再生的研究与实践中,我们发现,必须移除坏死、衰老/纤维化、功能障碍的组织,然后才可实现新组织器官的再生。正如我们所知,内脏器官是固定的,当功能障碍组织仍占据原有位置,器官中的潜能再生细胞(PRCs)将没有再生的空间。这会大大限制PRCs发挥再生新组织器官的潜能。因此原位移除这些细胞或组织,而不造成损伤是第一重要环节。

(2) 如何原位建立适于组织器官再生与复制的生理环境?
  众所周知,培养细胞时,必须要有适于细胞成活的环境。组织器官再生与复制的环境是半开放式的。与机体相连,存活的部分是正常环境;开放的部分则是坏死或衰老部分。组织器官再生与复制过程中,需要将开放的部分转为正常的生理环境。研究烧伤后的皮肤器官再生时,我们发明了紧紧贴附于创伤表面的油类框架结构,这不仅能及时排出代谢产物,同时能提供外源性再生物质,用于组织器官再生与复制。因此,在三维的微环境中实现组织器官的再生与复制。根据这一理论,研究出类似隔膜结构的胃肠胶囊。这一三位框架结构能够抗酸、抗碱,即使75%的乙醇也无法破坏这一微环境。那么如何建立适于组织器官再生与复制的生理性微环境是又一关键环节。

(3) 如何传输生命再生物质?
  寻找生命物质的技术是,利用体外组织器官再生及复制模型筛选生命再生物质。接下来是如何将这些物质输送到靶组织器官。这要求极强而全面的医疗技术,当肠粘膜能够吸收功这些物质时,是很容易办到的。但一些生命再生物质是无法被肠粘膜吸收的,或组织器官不足以把他们送入血液中。这时,要求开发和使用适宜的技术来完成一些组织器官的再生与复制。没有有效的传输技术,组织器官再生与复制是无法实现的。

3、组织中的PRCs是生命延续的源泉。
  组织中PRCs的存在和其原位/体外形成组织器官再生潜能已被以往的研究结果所证实。因此,组织器官能否再生于复制在于组织细胞是否有再生的能力;具有再生能力的组织细胞是否能形成组织和组织器官。这是检测PRCs功能的主要指数
PRCs不同于胚胎/成体干细胞。概念上的主要区别如下:
1) 原位PRCs是成熟的组织细胞,具有再生能力;而干细胞是发育过程中的不成熟细胞,或称体组织、器官发育后遗留下来的。

2)出于应用的目的,PRCs不同于干细胞。PRCs能直接原位再生为新的组织器官,与人体自然连接。而干细胞是用来培育成新的器官,如同胚胎发育一样,然后通过移植替换坏死或损伤的器官。(始终处于假象或实验室阶段,没有在临床上获得成功。)

3)对于一个细胞的生命过程,PRCs同样不同于干细胞。PRCs的生命过程如下:成熟组织细胞---增殖为可分化的细胞---组织/组织器官---大器官。我们的研究结果证实了这一过程。干细胞生命过程如下,原始未分化的细胞或部分分化的细胞---增殖、分化---在胚胎发育过程中形成完整的或部分人体(目前没有关于体外原位干细胞实现机体或组织器官再生与复制的报道)。

4)分子生物学:由于干细胞研究是生命科学的一个新领域,仍没有干细胞的最终定义。PRCs的分子生物学研究仍在进行中,将分别发表。
  给予我们取得的成果,我们认为PRCs来源可能是机体发育不同阶段,组织和器官中遗留下的未分化细胞。人体每一发育过程,都伴随着特殊成熟的增殖细胞产生,他们参与组织和器官的构建。他们将在算上活组织细胞衰老失去功能时发挥作用,保证器官和人类生命结构与功能的正常运转。这是人体进化过程中形成的本能。因此PRCs是人类生命延续的源泉,发现这一特性和再生规律意味着发现生命延续的秘密。

4、生命再生物质
  生命物质是人们使用的普通词汇。但是我们强调的是用于生命延续“生命再生物质”,不是生命基本需要的物质。现在,多数人都拥有生命的必须物质,仅能满足现在人类的寿命。若要长寿,则有赖于机体再生。人们一定要获得生命再生物质来保证生命的延长。大家知道,生命终结时,人们只用了细胞三分之一的端粒。意味着很有可能活到300岁,而不是现在的100岁。我们相信生命再生物质的研究是直接实现人类健康与长寿的途径。

  生命再生物质是细胞分离与激活所必须的物质。我们研究了14年,已建立了研究的方法。我们成功的研究结果使我们在这条路上持续走下去。如果每个人都能获得生命再生物质,人类的健康与长寿就自然而然地实现了。

5、原位组织器官再生与复制技术在生命科学中的重要价值
  原位皮肤器官再生技术已在全中国及其它28个国家用于临床。拯救了深度和/或大面积烧伤患者,且不留下残疾及损形。皮肤原位再生与复制的产品(MEBO)已进入美国FDA二期试验,通过FDA将使世界上众多烧伤患者受益。

  人类医学已有2000年的历史,主要有两种治疗方法:“左手拿着解剖刀,右手拿毒药”。 前者以切除组织器官或内脏器官为代价挽救生命,后者违背自然生命规律,用“毒药”或者“药物”治疗疾病。虽然在两种治疗方法的保护下,世界人口从公元0世纪的2亿变为现在近6亿,但是若遵循人体的生命规律,人类应该更加健康和长寿。组织器官原位再生和复制以及生命再生物质将保证每个组织器官享受生命,人类的健康和寿命延长将被实现。而且,再生医学将取代当前违背生命规律治疗的现代医学,引起医疗和用药的巨大革命。人们将得到精制而有营养的食品,更好的医疗保护。

  组织器官原位再生与复制治疗皮肤癌和白血病的满意疗效给我们提供的一个新的思路和调整控制癌细胞的方法。使用该技术极有可能摆脱癌症。

 
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