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《从0到1》:创造多项不可能的人

时间:2023-11-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:临床研究表明,部分急性完全性脊髓损伤患者术后出现较明显的运动功能和大小便感觉的改善,实现急性完全性脊髓损伤患者的站立行走。生物技术发展的不平衡会导致经济发展的不平衡,进而会导致全球健康状况的不平衡。

《从0到1》:创造多项不可能的人

戴建武是国际著名的生物医用材料与再生医学领域的领军科学家,在再生医学基础和转化研究中取得了杰出成就。

他领导的再生医学团队发明了能与组织再生因子特异结合以及与干细胞特异结合的两大类智能生物材料核心技术,解决了组织器官再生微环境构建中的“再生因子空间定位、浓度维持”和“细胞空间定位、干细胞选择性利用”两大技术难题。提出了组织器官内源干细胞的激活与分化是组织再生的重要机理。国际期刊发表科研论文260余篇;申请国内外发明专利100余项。

戴建武领导了包括子脊髓损伤再生修复、子宫内膜再生、卵巢再生、生物人工肝、心肌再生、声带再生、生物人工肝及肺纤维化再生修复等多个人体组织器官再生修复的临床研究。这些原创性成果受到广泛关注、引领了再生医学的发展。

在一次健康领域的聚会上,戴建武作了一个报告,介绍了利用生物材料和干细胞技术实现患者脊髓损伤再生修复、子宫内膜再生等方面的研究和临床工作,如他们同南京鼓楼医院胡娅莉教授合作,证明智能胶原生物材料产品成功引导了人体子宫内膜的再生,第一位子宫内膜再生宝宝2014年7月17日在南京鼓楼医院诞生,至今已有近百名健康的“再生医学宝宝”诞生。这让与会的临床医生大为惊讶、佩服不已,会后戴建武顿时被人们围了起来,交流、探讨合作的可能。

他和合作者不仅在临床上取得突破,在产业化上也走在了前列。比如,引导骨组织再生的活性骨产品,即具有适宜孔径和孔隙率,有利于细胞和血管长入及新骨形成、用于骨缺损的再生修复产品(三类医疗器械)已成功上市;具有胶原结合能力的骨形态发生蛋白与含胶原的骨材料构成活性骨材料产品已完成临床试验,正在进行产品申报工作。这类活性骨产品填补了国际此类产品的空白,实现了从0到1的突破。

又如,脊髓损伤修复是世界医学难题。戴建武团队研发了智能化有序胶原蛋白支架产品NeuroRegen®,可以有效抑制脊髓损伤后瘢痕的产生,引导神经有序再生,实现了大动物大段脊髓缺损后神经再生和功能恢复。临床研究表明,部分急性完全性脊髓损伤患者术后出现较明显的运动功能和大小便感觉的改善,实现急性完全性脊髓损伤患者的站立行走。在完全性陈旧性损伤患者中,同样发现部分患者出现感觉功能或运动功能的改善以及神经传导的恢复。到目前为止已入组完全性脊髓损伤病例100余例,成为目前世界上最大样本量的生物材料支架移植再生修复脊髓损伤的临床研究,从而为脊髓损伤难以修复这一世界性难题提供了解决方案,显示了良好的临床应用前景。

可注射胶原心肌再生支架引导心肌再生、可注射智能生物支架结合干细胞修复早衰卵巢……多个临床研究取得成功,昭示了再生医学的巨大前景,也从一个侧面为“做大做强生物经济”增添了注脚。

生物经济时代来了

问:您怎么看生物经济时代?

人名 _idGenCharOverride-3">戴建武:随着20世纪末生物技术及其产品的广泛应用,国民经济总产值生物技术比重愈来愈大,标志着生物经济时代的来临。

问:生物经济时代,究竟有着怎样的特点?彼得圆点 _idGenCharOverride-5">·F·德鲁克在《已经发生的未来》中指出:“所有这些作品都涉及社会基础的根本变化,力图完成本书最初想要尝试的事情,那就是展现已经发生的未来。”能说生物经济时代是“已经到来的未来”吗?

戴建武:当然可以说生物经济时代是“已经到来的未来”。

问:在您看来,是什么促成或导致了生物经济时代的加速到来?

戴建武:生物经济时代加速到来的因素有几个,包括社会需求的提升,以及生物技术研究的不断突破与高效转化。

生命科技走向功能蛋白质应用的新时代

问:2021年2月5日,恰逢人类基因组工作框架图(草图)绘制完成20周年纪念日。20年前,各国科学家联合起来,投入30多亿美元,耗时10多年,才获得了第一个人类基因组的草图。20年眨眼过去,您怎么看这20年的变化?基因科技的发展,能说是一场革命吗?

戴建武:生物技术的发展和影响告诉世人:基因科技是一场革命。按照中心法则,基因科技的发展必将引导生命科技走向功能蛋白质应用的新时代。

近20年基因行业蓬勃发展

问:您怎么看人类基因组图谱绘制20年来生命科学、医学等领域发生的变化?这些变化主要体现在哪些方面?

戴建武:在医学领域的主要体现是促进了大量新药靶点及新药的发现。

问:有人说,伴随技术的突破和发展,现在的生命科学就像寒武纪生命大爆发一样成果不断迸射、爆发。您怎么看这个判断?

戴建武:现代生命科学的发展将带来一场产业革命。

问:能否介绍一下基因行业的宏观发展情况?

戴建武:近20年里,基因行业获得蓬勃发展,从基因测序技术到基因合成技术、基因治疗技术,这些技术的突破在不断改变我们的生活

学科的交叉点将产生新的技术增长点

问:基因技术、细胞科学的发展,与生物经济时代有着怎样的密切关系?

戴建武:基因技术、细胞科学的发展,已经成为生物医药、生物育种、生物材料、生物能源四大代表性产业的发展基础,成为生物经济的基础。

问:伴随世界各国在高通量测序等技术水平掌握上的差异,基因组学在各国技术领域、临床、公共卫生领域的应用出现了怎样的差异性?会不会进一步导致全球健康状况的不平等?

戴建武:是的。生物技术发展的不平衡会导致经济发展的不平衡,进而会导致全球健康状况的不平衡。

问:伴随信息科技和生物科技的交织,出现了生物信息学、计算医学、算法生物学,这些新的学科以更高的精度描绘并预测我们的身体,怎样看生物科技和信息科技的这种融合?从这个角度看,生物经济时代是否能说就是建立在生命科学、信息科学融合发展的基础上的?

戴建武:生命科学会和很多领域融合,学科的交叉点将产生新的技术增长点。生物经济时代来了,它建立在生命科学和信息科学等的不断发展和融合延伸的过程中。

防止出现互联网时代一样的垄断巨头

问:伴随数据集中度的提升,基因组学领域会不会像互联网时代一样出现垄断巨头?如何谨防这种现象的出现?

戴建武:会的。要防止出现互联网时代一样的垄断巨头,急需国家出台政策,确保生命科学大数据实现共享。

问:2000年,我和同事编辑出版了一本小书,叫《你还是你吗?——人类基因组报告》,伴随基因编辑技术的发展、合成生命的出现,您预测未来生命科学将向何处去?合成生命学会有怎样的发展?人类还将会是“人类”吗?

戴建武:合成生物学是未来生物制造的重要部分。如果有相应法规,可以限制生物技术改变人类基因组,这样基因编辑技术便可以为人类服务。

生物基因组多样性在减少

问:“作为一个星球,地球正在失去基因多样性吗?对于这个问题,只有一整套标准的全球性纵向数据集才能给出答案。我们能看到温室气体的浓度正在全世界范围内不断升高,但基因组多样性的降低、抗生素耐药性的传播,或是新型传染病的出现——这些我们也能探测到吗?我们急需建立起一个全球性的、能收集世界各地观测结果的基因组观测网络,这样才能给出这些问题的答案。”在《基因组革命:基因技术如何改变人类的未来》一书中,共同致力于“生物多样性基因组学”的两位作者——牛津大学的道恩·菲尔德和加州大学的尼尔·戴维斯呼吁。在新冠肺炎疫情仍然在全球蔓延的今天,您怎么看这一呼吁?

戴建武:随着经济开发和全球工业化进程的加快,全球气候变暖加快,这些变化促使物种灭绝现象正在不断发生,生物基因组多样性在减少。

问:《基因组革命:基因技术如何改变人类的未来》还提出:“追踪‘环境DNA’正如同使用烟火报警器一样,警报响起后,我们还需要确认火源、查明危险级别,然后才决定要采取何种措施。‘基因监测’也属于这种早期预警系统。”怎么理解这个早期预警系统?

戴建武:分子多样性分析,不如物种多样性分析直接。分子多样性可能起不到预警作用。

“生命之树”都值得研究

问:“‘组学’研究的大一统正在进行中,而‘生命密码’作为基因合成领域的核心研究,代表了未来10年甚至21世纪生物学的研究方向。DNA不仅是生物学刚刚兴起的一门‘通用语’,还注定是21世纪生物学编年史上浓墨重彩的主要篇章。”您预测,组学时代还会有哪些亟待去研究的领域?从测序角度看,“生命之树”还有哪些亟待采摘的果实?

戴建武:按照生命中心法则,DNA之后是RNA、蛋白质,这些领域都亟待研究;“生命之树”按照物质分,有核酸、蛋白质、糖类、脂类,都值得研究。

梦想是通过再生医学产品修复人类自身长不好的组织缺损(www.xing528.com)

问:您在生命健康领域奋斗多年,能否说说您的实践和梦想?

戴建武:我的梦想是通过再生医学产品修复人类自身长不好的组织缺损:通过人体组织器官制造可以替换人体不能修复的组织器官;人类可以像汽车一样享受4S店服务,人体组织器官可以护理、维修乃至更换。这个梦想有20年了,还在坚持,有了阶段性成果(产品),也看到了曙光

心肌与中枢神经系统是人体中被认为不能再生的两种组织。最近我们在心肌再生和脊髓再生研究上有了阶段性突破。

心肌梗死是人类重大疾病。我国每年心梗导致的死亡人数有数十万人。这些年科学研究证明心肌里没有干细胞,人们更加认为心梗之后坏死的心肌不能再生。目前干细胞治疗心肌梗死临床研究在Clinical Trails网站注册的研究有300多项,但干细胞移植后容易扩散,很难在损伤部位定植存活,影响治疗效果。如何促进干细胞在损伤部位的定植是干细胞治疗心肌梗死需要解决的关键问题。我们团队的再生医学理论是引导损伤部位血管再生,有了血管组织,人体其他部位的干细胞可以被动员和运输到损伤部位帮助组织再生。我们设计了一款可以引导血管再生的液体支架,注射到梗死的心肌部位,可有效限制干细胞从损伤部位扩散,有助于重塑心肌再生微环境,让梗死后纤维化的心肌瘢痕组织再生形成有功能的心肌。我们在猪的陈旧性心梗坏死部位注射该液体支架之后,发现坏死的心肌可以再生,心脏功能也有显著提升。2016年开始在南京鼓楼医院进行针对心衰病人的临床研究。我们入组了60例心衰病人,历时5年时间,超过1年的随访结果证明该促进血管再生的液体支架可以促进病人的心肌再生,可以显著提升严重心衰病人的射血分数。该研究是国际上第一个可注射心脏支架结合干细胞的临床研究,临床研究结果发表在著名的医学期刊《美国医学会》杂志(JAMA)子刊上。该成果给心梗病人的治疗带来了希望。这是一个心肌再生领域从“0到1”的突破。

脊髓损伤修复是临床医学珠穆朗玛峰。 我们团队在2001年建立实验室之初就把这个疾病作为我们的主要研究目标。20年来,我们团队在脊髓损伤微环境解析、脊髓损伤动物模型、脊髓损伤再生微环境重建及脊髓损伤再生机理等方面做了大量研究,设计了脊髓损伤修复产品神经再生胶原支架(NeuroRegen),这是全球脊髓损伤修复领域产品的从“0到1”的突破。我们团队完成了近500只大动物试验,证明脊髓组织大段缺损后,NeuroRegen支架可以引导脊髓神经再生,并可以其恢复运动功能。2014年开始组织临床研究。从2015年1月16日第一例病人入组至今,NeuroRegen 支架被用来治疗80余例陈旧性完全性脊髓损伤病人,20余例急性完全性脊髓损伤病人。最近发表的SCI论文中长达5年的临床研究随访结果表明:NeuroRegen支架的移植是安全的,对于陈旧性完全性脊髓损伤有60%的病例有感觉部分恢复,对于急性完全性脊髓损伤病人有近35%患者有运动功能部分恢复。这个初步有效性结论,让我们感觉我们离“珠穆朗玛峰”峰顶越来越近,也给脊髓损伤这个不治之症带来了无限的希望。

卵巢功能早衰是指女性曾有自然的月经周期,而在40岁之前由于多种病因出现卵巢萎缩性持续闭经,近年来发病率呈上升和年轻化趋势。卵巢早衰被认为是导致不孕的“不治之症”。我们研制了可注射智能型胶原材料支架,通过前期大量动物试验论证后,与临床生殖中心合作开展卵巢早衰再生治疗的临床研究,2018年1月12日,诞生了世界首个利用再生医学技术治疗卵巢早衰临床研究诞生的婴儿,让罹患卵巢早衰的女性重获生育能力。这一原创成果实现了从0到1的突破,也入选中国科学院改革开放四十年代表性成果。

回国20年,我们团队组织了多个卓有成效的原创性再生医学临床研究,如脊髓损伤再生修复、子宫内膜再生修复、心肌再生修复、卵巢早衰的再生修复、肺纤维化的再生修复、声带的再生修复等,这些再生医学技术的成功应用,让我们相信我们的再生医学梦想正在成为现实。

人类需求是市场的源泉

问:2020年,因为有两家企业成功研发灭活新冠疫苗并有条件获批上市,北京疫苗产业产值达上千亿元,为地方经济注入强劲动力,这个案例给人以怎样的启示?

戴建武:人类需求是市场的源泉。

高通量测序等技术的发展对生物制药发挥巨大作用

问:2012年,美国政府《国家生物经济蓝图》指出,高通量测序等三大技术的发展,打开了一扇通向未来的大门。八九年过去了,您怎么看这扇“未来之门”?

戴建武:高通量测序等技术的发展,导致了大量药物靶点发现及加快了新药的筛选,对生物制药发挥了巨大作用。

人类之外的生命及非生命,都是人类生存的环境

问:如果说18—19世纪人类更多在探讨物理世界之谜,能否说20世纪至今更多地将目光聚焦生命本身,探讨生命之谜、探讨生命和环境的关系?而这也将成为长期持续的趋势?

戴建武:是的。除人类之外的生命及非生命,都是人类生存的环境。对人类生存环境的研究与利用,将是人类赖以生存和发展的前提。

下一步人类将迈向精准预防医学时代

问:伴随精准医学时代的到来,下一步人类将迈向哪个时代,是精准营养、精准健康时代?

戴建武:应该说是精准预防医学时代。

问:对于中国来说,在工业经济、信息经济时代苦苦追赶之后,生物经济时代是一次难得的“换道超车”机会吗?

戴建武:当然。

问:这个时代究竟处于一个怎样的发展阶段,是小荷才露尖尖角吗?或者说是刚刚在远方地平线露出桅杆的一角,能说现在处于互联网大爆发前夕那样类似的场景吗?

戴建武:小荷才露尖尖角。未来的发展可能超越我们现在的想象力。

高度重视原创技术,也就是“从0到1”这样核心技术的研究

问:生物经济时代对国家、组织和个人,分别意味着什么?我们应该怎样改变自己的行为,以适应、追赶这个时代?或者说,在生物经济时代,人类应该遵循怎样的“游戏规则”?

戴建武:人和自然和谐,是经济发展的“游戏规则”,人类应该遵守这样的“游戏规则”。

问:要想抓住生物经济时代的历史性机遇,您对决策层有什么建议?“做大做强生物经济”,路在何方

戴建武:建议高度重视原创技术,也就是“从0到1”这样核心技术的研究。鼓励真正的原始创新,而不是仿制乃至填补国内空白借口的仿制。未来生物技术竞争是全球化的,模仿或只做“从1到100”的事情终究缺乏核心竞争力。

21世纪真的能说是生物世纪

问:究竟应该怎样认识人在这个星球上的“位置”?就像《小宇宙:细菌主演的地球生命史》一书提出的那样,地球生命史究竟是人类主宰,还是细菌主演?

戴建武:随着生物技术的发展,随着人类对于我们生存环境的研究的深入,人类将成为地球的霸主。

问:在一次次疫情中,是什么帮助人类快速、精准识别新的未知的包括病毒在内的生物体?

戴建武:基因技术。

问:今后究竟应该树立怎样的生命观、生物观、自然观?

戴建武:人和自然和谐相处。

问:我们正处在21世纪第三个10年的起点,从这个时间节点来看,21世纪真的能说是生物世纪吗?

戴建武:21世纪真的能说是生物世纪。

也许几百年后人类不只是生活在地球上

问:从月球到火星,伴随人类对星际、深空的进一步探索,您对未来的世界有着怎样的想象或预测?

戴建武:人类为了未来生存要努力寻找资源,也许几百年后人类不只是生活在地球上,也可能生活在其他星球上,乃至太空中,如人造星球上。

生物物质时代正式开始于1973年,当年两名科学家赫伯特·博耶与斯坦利·科恩成功地将两个有机体的脱氧核糖核酸(DNA)重新组合。这项“魔术”显示,事实上每一个细胞都有能力自我复制数百万次。其经济力量开始令人瞩目。

生物物质时代的新法则显示,其经济力量将比工业科技或信息科技更为重要。生物物质时代无远弗届的力量,将改变由细胞到原子的所有事物。

——[美]理查德·W·奥利弗:《即将到来的生物科技时代——全面揭示生物物质时代的新经济法则》

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