吳訓偉博士在“千人計劃”創業大賽決賽上做展示
皮膚是人體面積最大的器官,非常容易受到外傷、燒傷、炎癥等因素的損害。據統計,中國每年燒傷與潰瘍患者1500萬人,其中需進行皮膚移植的病例在350萬人。由于沒有可替代的皮膚來源,治療上多采用自體皮膚移植,這種“拆東墻補西墻”的方法,不僅會造成新的創傷,同時還存在無“墻”可拆,無自體皮膚可用的情況。
現在這種情況有了新的解決方法。2014年10月23日,在“千人計劃”創業大賽決賽上,哈佛歸國博士吳訓偉展示了他們研發的多功能干細胞再生人類皮膚,為燒燙傷、潰瘍、毛發再生、疑難皮膚疾病患者帶來了治療希望,同時,也為科學家進行皮膚毒理學研究提供了更好的工具。生物探索記者對此進行了專訪。
全功能人造皮膚,干細胞培養
一直以來,國際醫學界都試圖體外制造皮膚,用來更換人體損壞的皮膚組織。到目前為止,已有多種人造皮膚問世,有用蠶絲蛋白、結締細胞、生物高分才材料、合成高分子材料制成的生物人造皮,也有用納米材料、傳感器制成的非生物人造皮——近來報道最多的是電子皮膚。
這些人造皮膚在臨床實驗上都取得良好的效果,但它們與真正的皮膚相比還是有很大差距。從組織工程學的角度看,完整的皮膚包括不同的層次:表皮、真皮和皮下組織,而這些皮膚一般都只包含兩個層次:表皮和真皮。
在皮膚研究和開發領域有15年經驗的吳訓偉博士另辟蹊徑,從患者自身提取少量皮膚組織,獲取干細胞,進行分離、培養、擴增,最后得到完整的人類皮膚組織,不僅包括表皮和真皮,還包括汗腺、皮脂腺,神經等皮膚附屬組織,有色素沉著,再生的毛發還能循環生長。
兩大用途
該項技術主要應用在哪些方面呢?吳博士說:“主要有兩個方面的用途,一是可以生產載有人類皮膚的老鼠模型,用作皮膚疾病研究、藥物開發、化妝品和皮膚毒性物質的篩選,加快藥品及化妝品上市的步伐。二是我們的重點產品,也就是臨床細胞產品。目前有很多皮膚疾病都不能夠得到完善的治療,特別是燒、燙傷,在嚴重的時候會危及生命,白癜風、胎記等多種皮膚疾病則影響人們的生活質量。我們培養的人造皮膚可以解決這些問題,能夠用于以下疾病的臨床:慢性皮膚瘡傷,燒傷,頭發再生等、白癜風皮膚病等。”
目前,吳博士團隊已開發出從組織培養的人頭皮細胞在老鼠身上再生出全功能的人類皮膚(如下圖所示)。再生的皮膚中包含表皮、真皮、發囊、汗腺、皮脂腺、神經、肌肉和皮下脂肪,還有頭發。
吳博士表示,人造皮膚在小鼠身上實現的效果非常好,培養的細胞用在小鼠身上后,一個星期就形成了皮膚,三到四個星期就長出了毛發,再過兩個月就可以看到毛發在生長,并且該小鼠模型證實了該皮膚可實現無疤痕愈合。
市場前景廣闊
據吳博士介紹,根據2011年國際化妝品化學家學會聯盟統計,2011年有16億美元用于皮膚化妝品測試的研究、研發。根據零售藥品監測,每年有550多種皮膚藥品上市,用于藥品的研發測試,需要經費在35億美元以上。根據這兩項統計,人造皮膚市場容量達50億美元,這還只是在科研領域的應用。
在臨床上,人造皮膚也面臨著廣闊的市場。在我國,燒燙傷的發病率比較高,因糖尿病導致的潰瘍發病率、白癜風發病率也逐年增長,每年估計用于上述疾病的治療費用大約在一千億人民幣以上。
目前國內外有多家公司從事人造皮膚的研發、生產,但是他們的產品大多只是簡單的表皮和真皮,吳博士團隊利用自體干細胞技術研發的人造皮膚更接近真實皮膚,排異反應更小,更容易實現傷口無疤痕愈合。
何時能夠真正用于人體?吳博士說,這項技術在老鼠身上已經很成熟了,他們正在做臨床試驗,預計兩年時間推向市場。“用在人身上是我們的研發重點,我們的關鍵是要解決人類疾病的痛苦,這才是我們真正的目標。”結束采訪時,吳博士這樣總結——我們相信,這也是人類醫學的共同目標。
吳訓偉博士簡介
吳訓偉,畢業于上海復旦大學,上海醫科大學、浙江大學。從2001起,吳博士一直致力于皮膚和毛發的研究,先后在國內外雜志發表論文40多篇,其中,國外雜志34篇,第一作者12篇,另外有10篇論文影響因子在10分以上。其在哈佛醫學院研究的有關皮膚癌的課題發表在“自然”(nature)雜志上。他成功研發出用培養的人的皮膚干細胞種在老鼠身上,長出人的完整皮膚和毛發來。這是世界上首次成功地用體外培養的人的細胞再生出完整的人的皮膚來。這項技術在美國申報了專利,并是第一發明人,2013年回國與合伙人邢志青共建了濟南磐升生物技術有限公司,并與濟南高新區創業服務中心共建了濟南藥谷˙生物醫用材料與組織工程公共服務中試平臺,申請組建了濟南市皮膚再生與修復工程技術研究中心,申報了3項發明專利,將該成果在國內進行轉化。同時該研究成果已被組織工程學最有權威的Tissue Engineering雜志接受和發表。