第七届树兰医学奖获奖者:付小兵院士
发布时间:2021年03月04日




[教育和科研经历]


  付小兵(1960.08.14-),战创伤和组织修复与再生医学专家。生于四川省资阳市。1993年毕业于马德里大学。2009年当选为中国工程院院士。是我国新一代战创伤和组织修复与再生医学主要领导者和创面修复学科的创建者。在表皮细胞去分化现象发现、汗腺再生和体表慢性创面防治等领域取得国际公认成绩,对整体上推动我国战创伤和再生医学发展起到了重要作用。以第一完成人获国家科技进步一等奖1项,二等奖3项。发表论文600余篇,主编专著28部。获“何梁何利”奖、“求是”奖、 “全国创新争先奖章”和“国际创伤修复终身成就奖”等。被评为全国优秀科技工作者。被中宣部和军委政治工作部作为“时代先锋”和科技创新重大典型在全国宣传。荣立一等功1次,二等功3次。



[主要学术贡献]


      付小兵是国际知名战创伤和组织修复与再生医学专家,在战创伤医学、组织修复和再生医学以及生物治疗学3大领域做出系统性和创造性贡献。他1995年获国家杰出青年基金,2009年当选为中国工程院院士,2018年当选为法国医学院外籍院士。担任亚洲创伤愈合联盟主席、中华医学会组织修复与再生分会主任委员等。主要创新贡献如下:

一、发现中国人体表创面主要病因由“创伤型”转变为“疾病型”的新特征,建立了创新理论与关键技术,治疗患者14万余人,平均治愈率提高30%。国际上以“向东方看”进行高度评价。他作为发起人为我国临床新增一个“创面修复科”三级学科做出突出贡献。

二、系统阐明生长因子调控创伤修复机制,为研发出我国第一个用于创烧伤治疗的基因工程国家一类新药做出了突出贡献。成果应用治疗患者6500万人次以上。BBC以中国人 “把牛的激素变成了治疗烧伤药物”进行高度评价。

三、在国际上首先报告表皮细胞“去分化”的重要生物学现象并首先在人体实现汗腺再生获得成功,为严重创烧伤患者后期康复提供了原创性治疗方法。新英格兰医学杂志等以“是组织修复与再生的第四种机制”和“里程碑式的研究”进行高度评价。

      以上成果以第一完成人分别获国家科技进步一等奖1项,二等奖3项。



[心路历程]


从细胞去分化现象的发现到汗腺再生及其转化应用:

一个把不可能变为可能的科学故事

 

一、一个偶然发现引发的巨大争议及其确证过程

      2000年6月的一天下午,在原解放军第三〇四医院(现解放军总医院第四医学中心)创伤外科研究室一间由厕所改建的病理实验间里,我们在用显微镜观察部分愈合创面的组织切片时,发现在表皮的棘细胞层出现了表皮干细胞染色阳性的细胞,当时我称之为“干细胞岛”。为什么在不应该出现干细胞的地方出现了干细胞标志染色阳性的细胞?当时我提出了3种解释:一是创面愈合过程中表皮干细胞由基底层向上迁移到棘细胞层;二是由于皮肤标本包埋和切片的误差,造成切到了另一个表皮角的表皮干细胞;第三,我大胆设想可能是在创面愈合过程中部分已经分化的表皮细胞在创面微环境作用下发生了去分化,由表皮细胞转变为表皮干细胞。由于进一步的研究中排除了前两种可能,为此我初步认为这种在表皮棘细胞层出现的表皮干细是通过去分化途径转变而来的表皮干细胞,即已经分化的细胞在生长因子等作用下返祖为干细胞。

      该项研究2001年以表皮细胞去分化为干细胞的在体研究(Dedifferentiation ofepidermal cells to stem cells in vivo)发表在国际著名医学杂志《柳叶刀》(Lancet,2001,358:1067-1068)。论文发表后在国内外引起了较大反响,当时人们普遍的疑问是“老的细胞怎么能够变年轻呢?”,约85%的学者不认同这一发现,有人甚至认为是伪科学而加以反对。

      由于这种现象的发现确属偶然,缺乏证据,所以难以说服大家。面对质疑,我们当时只有一条道路可走,那就是通过自己的研究,拿出客观的证据去证明这一发现。为此,我们开展了长达3年的确证工作。首先需要在细胞水平和动物实验中确证这一发现是客观存在的。早期由于方法没有解决,我们始终没有找到确证这一发现可靠的细胞和动物模型。2002年初在一次学术会议之后,一位曾经对表皮细胞去分化持反对的老专家在闲聊中谈到,在烧伤治疗中有一种超薄植皮法,这种植入创面的超薄皮片几乎不含表皮干细胞,但为什么能够在移植创面存活呢?这一闲聊中提出的问题给了我巨大的启发,使我马上想到了解决问题的方法。这种方法就是我们建立的经典的再现表皮细胞去分化的动物模型。具体是采用去除了表皮基底层干细胞的包皮,将其移植于裸鼠创面,分别在移植前和移植后通过组织学和流式细胞术检查移植包皮中的表皮干细胞情况。结果我们惊奇发现,这些去除了表皮干细胞的包皮不但能够存活,而且皮片中又出现了表皮干细胞染色阳性的细胞。这一简单的实验在动物体内再现了表皮细胞在创面返祖为表皮干细胞的生物学现象。在此基础上,我们又进一步回答了基础医学专家所关心的3个问题,即什么信号诱发这些细胞发生去分化转变为干细胞?这些去分化来源的表皮干细胞与正常表皮干细胞是否具有一致的细胞生物学特性?去分化来源的表皮干细胞是否具有和正常表皮干细胞一样的生物学功能?实验证明,去分化来源的表皮干细胞与正常干细胞具有相似的形态结构和生物学特性。

      2006年,随着Cell、NatureScience等报告通过转染Oct-4、Sox2、Klf4及c-Myc等4个基因诱导皮肤细胞转变为诱导多能干细胞(iPS)后,我们有关表皮细胞去分化的原创性发现获得了直接证据。到这个阶段为止,有关表皮细胞去分化的争议就没有了,而更多的是国内外同行的肯定和赞扬,特别是2007年BioScience杂志主编蒂莫西·比尔兹利教授为我们的发现撰写了专题评述,认为我们团队的工作对细胞去分化的研究给予了精彩的总结。新英格兰医学杂志还把细胞去分化称之为是“组织修复与再生的第四种机制”。

二、把原创性发现用于解决汗腺再生这一国际难题

      表皮细胞去分化的关键科学问题解决以后,临床医学专家又提出了新的问题,即这一发现有什么临床治疗价值?这就引出了我在该领域的第二个创新性工作,将去分化的理论应用于汗腺再生研究。

      经过几代人的努力,我国烧伤救治成功率已高达98%以上,但令人遗憾的是许多救活的患者创面都是瘢痕修复,没有皮肤附件,特别是缺乏汗腺,这给患者后期的生活和工作带来严重影响。因此解决汗腺再生是创烧伤领域需要攻克的国际难题。根据这一重大需求,我们基于细胞去分化这一原创性发现,通过10个步骤在国际上首先实现在人体再生汗腺获得成功。

      首先是从发育学和临床实践中搞清了在人出生以后的皮肤没有汗腺发育过程。第二,确证了骨髓间充质干细胞作为汗腺再生种子细胞的可行性。第三,确证了可以通过体外共培养方法诱导骨髓间充质干细胞转变为汗腺样细胞并建立了关键诱导技术。第四,确证了骨髓间充质干细胞转变为汗腺细胞的安全性和有效性。第五,电生理指标确证了骨髓间充质干细胞转变为汗腺样细胞后这些细胞已经具有汗腺细胞相似的电生理学特性。第六,搞清了骨髓间充质干细胞转变为汗腺样细胞主要涉及ERK、EDA/EDAR和NF-kB通路。第七,将经过诱导的骨髓间充质干细胞移植于裸鼠脚掌创面,观察到可以长出汗腺样结构并且具有一定的发汗功能。第八,通过审批并经伦理委员会批准和知情同意,开展了国际上第一例利用自体骨髓间充质干细胞再生汗腺的临床研究。第九,进一步确证再生汗腺部位具有汗腺样结构,所发汗液与正常皮肤所发汗液的生化成份相似。第十,获有关部门批准后开展多中心临床试验,在一定范围证明这一创新治疗技术的可行性。2016年,我们又对2007年开展的国际上第一例再生汗腺病例进行随访,发现这些再生汗腺的部位仍然具有稳定的发汗功能,患者没有其他不良反应,进一步证明这一技术方法的安全性和有效性。

      人体汗腺再生成功,不仅从理论上进一步证明我们有关细胞去分化发现的正确性,而且真正实现了这一创新理论向临床转化应用。现在,细胞去分化已被证明是组织修复与再生的细胞学基础,占哺乳动物再生能力的70%左右,而深入研究去分化的机制和作用,有可能实现我们提出的新的再生目标和挑战,即在损伤部位实现多种损伤组织的同步修复与再生。2018年,我有关系统介绍细胞去分化与组织再生的英文学术专著《CellularDedifferentiation and Regenerative Medicine》由Springer正式出版(图1),标志着我有关细胞去分化的原创性发现完整的理论体系已经形成,在国内外具有较好的反响。


2018年,付小兵主编的有关系统介绍细胞去分化与组织再生的英文学术专著Cellular Dedifferentiation and RegenerativeMedicine由国际著名的出版机构Springer正式出版


三、创新历程的主要感悟和体会

      1、一些偶然的现象和不经意的发现可能是一个重大创新的基础,千万不要因随意而放弃。而能不能抓住这种瞬间即逝的机遇在于你是否前期做好了准备,是否有丰富的积累以及正确的判定。2、要证明这些偶然的现象和发现则是一个长期和艰苦的过程,唯有坚持到底的人才能获得成功的喜悦。 3、基础理论发现的最终结局是应用于实践,就医学研究来讲是应用于创建重大临床治疗新技术,最终造福于患者。4、从基础理论发现转化为临床重大新技术的建立,其成功的关键一是对理论发现和创新的把握,二是对临床治疗需求和难点的理解。

      从2012年开始,1992年度诺贝尔生理学或医学奖获得者,诺贝尔奖评审委员会前主席,瑞典Karolinska 医学院前院长本特·英格玛·萨缪尔森教授经常来中国访问,我有机会与他面对面就生物治疗与再生医学等进行交流(图2)。他说对于一个科学工作者来讲,从事的研究一是要有真正的创新,二是这些创新一定要有实实在在的应用。我理解这两者归纳起来的关系就是,没有创新的研究是瞎做,而没有转化应用的研究是白做。在回首汗腺再生的创新过程时,我可以自豪的说,既没有瞎做,有没有白做。

2  与本特·英格玛·萨缪尔森院士等合影

20164月本特·英格玛·萨缪尔森(Bengt Ingemar Samuelsson)院士(右2)访问中国时与付小兵院士合影。




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[获奖者风采]





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