再生醫學的發展歷程

再生醫學的發展歷程

鄭大中科博生表明：再生是一個既古老又嶄新的課題。在中國漢代時就普遍使用地黃治療出血和接續斷骨,《本草拾遺》《神農本草經》和《治百病方》等都記載有對以冷兵器損傷為代表的組織損傷起修復作用的藥物或驗方。歷史上，再生生物學起源於對創傷修復和附屬物再生的觀察。由於爭鬥和意外事故，一些損傷如穿透傷、多發性骨折、脊髓壓迫，或眼傷貫穿人類歷史。舊石器時代的洞穴壁上發現的斷指手印成為發現創傷的重要證據。早期人類已經注意到了各種創傷它們有的是長期存在的而有的則不是，並試圖用基本的方式促進修復。

幾千年來,無論人們的知識水平如何，在治療方法用以促進創傷修復之前,創傷修復實際上也是能夠完成的。促進創傷癒合的方法，包括外科介入是古代蘇美爾人、埃及人、中國人、印度人和印加人醫學中最主要的內容。在古代文化中，創傷的清洗和清創是慣例，許多不同的植物和礦物質混合物用來處理創傷。古代中國人和埃及人用蜂蜜和酒做抗菌劑，中國人使用發麵黴菌治療輕微燒傷已超過2000年。在治療頭部創傷時，印加人用穿顱術降低顱內壓。一千年以前,印度醫生蘇胥如塔使用自體皮膚移植來重建被切割的鼻子和耳朵。

希臘和羅馬醫生希波克拉底(公元前460年一公元前370年)、色勒俗(公元前25年一公元50年)、伽林(130—201),對醫學的發展，包括創傷治療，貢獻很大。伽林職業生涯的一部分時間用來照顧受傷的角鬥士，因此，對於身體各部位的創傷治療經驗都很豐富。伽林參與編譯了那個時代的幾乎所有我們知道的解剖學、生理學和醫學治療書籍，至少35卷。在公元5世紀結束之際，羅馬帝國瓦解，伽林的教材被譯成東羅馬帝國的醫學語言阿拉伯語，之後又被譯成拉丁語。直到中世紀結束，這些教材都是醫學實踐的主要指導。

14-17世紀，生物醫學創造性的繁榮是基於更多的結構和功能上更精確詳細的觀察而建立的。主要貢獻是達芬奇(1452—1519)、維薩里(1514—1564)、帕拉薩爾蘇斯(1493—1541)、皮奧(1523—1562)、法布里修斯(1537—1614)對胚胎和成體結構的解剖學描述。笛卡爾(1596—1650)和伯雷利(1608-1679)編寫了生理學的重要教材，哈維(1578—1657)出品了關於血液循環和動物繁殖的重要論著。外科醫生査魯裡克(1300—1370)於1363年出版了《創傷與骨折》，這本書詳細說明了多種創傷及其治療方法。威廉法布里(1560—1634)論述了近70種治療創傷的應用構想，其中很多種經再次檢查後發現有真實的治療價值。

17世紀的近代科學發起了技術和概念上的革命。2個世紀前發明的印刷術傳播了更多新的結果和想法，技術革命是化學實驗的開始,推動了望遠鏡、顯微鏡的發展。概念革命始於對亞里士多德天體運動觀點的挑戰。開普勒(1571-1630)表明行星運動在橢圓軌道上，每條軌道所需的時間與它們到太陽的距離是成比例的。伽利略(1564—1630)精確地證明了哥白尼一個世紀前的推斷:地球環繞太陽軌道運行，而不是教條的宗教時間觀點。牛頓(1642—1727)三大運動定律中相關的力和運動學現在已被稱為牛頓力學。笛卡爾(1596—1650 )將這些物理和數學關係概括為哲學機制——物質界的萬物，包括生物體,都可以被視為根據嚴格的數學物理定律行動的機器。1687年，牛頓發表了他的自然哲學的數學原理,正式提出了理性指導科學研究的四條規則:①求自然事物之原因時，除了真的及解釋現象上必不可少的以外，不當再增加其他;②在可能的狀況下，對於同類的結果，必須給以相同的原因;③物體之屬性，倘不能減少，亦不能使之增強者，而且為一切物體所共有，則必須視之為一切物體所共有之屬性;④在實驗物理學內，由現象經歸納而推得的定理，倘非有相反的假設存在，則必須視之為精確的或近於真的，如是，在沒有發現其他現象，將其修正或容許例外之前，恆當如此視之。

這些規則提供了強有力的方式回答了事物如両工作的問題,改變了我們之戲認為世界是永恆的觀點。

17世紀早期,複式顯微鏡的發明使得對生物結構的觀察比以前更詳細，鶴更好地理解自然界的生物現象。這一技術跳躍式地向前發展引領了 18世紀顯微解剖學的科學發展。比較解剖學家約翰•亨特(1728-1793)研究皮膚創傷修復時發現了肉芽組織及其在瘢痕組織形成中的過渡作用。預先形成的教條認為個體發生的機制是微小的成體在雞蛋中生長,C. F. Wolff對雞胚的研究推翻了這一觀點,C. F. Wolff表明胚胎髮育被一系列的無定形物質表觀遺傳學調控。

19世紀有了更多的醫學和外科手術學進展，改善了對嚴重創傷和疾病恢復的預期。乙醍麻醉的發展使無痛外科手術成為可能，因此，當人體處於不同治療情況時增加了外科手術干預的類型，然而外科手術也會增加系統性全身感染而引起死亡的可能性。約瑟夫•李斯特是巴斯德的一個學生，引進了石炭酸浸溼輔料的使用和嚴格的醫院衛生檢査,以對抗外科術後的敗血症。

19世紀外科醫生恢復了幾個世紀前蘇胥如塔提岀的皮膚移植術。19世紀對未來生物學和醫學最重要的發展是唯物論生物學的崛起，是笛卡爾哲學機制的結果。直到18世紀中期，人們認為生物特性是由於非物質的生命力，而不是物質化學和物理力調控無生命的物體的屬性。然而,18世紀下半葉由拉瓦錫(1743—1794)開始，進入19世紀後由其他人繼續的實驗表明生命依賴於實驗室裡可再生的化學反應。隨著施萊登和施沃恩(1838 -1839)細胞理論的形成，以及後來魏爾蕭、瑞麥克和其他人的顯微觀察,對生長和繁殖的解釋更清晰，細胞是實現生命化學反應的基本單位,新的細胞是由已存在的細胞分裂產生的。

到了 20世紀，生物和醫學知識出現了空前的爆發性發展。主要進展是抗體的發現和生產，疾病的分子置換治療的發展，對免疫系統的瞭解揭示了自我和非自我抗原的差異性，以及高度複雜的成像系統和外科手術技術的發展。這些進展，加上工程學和材料科學的進展,免疫抑制藥物的發展，使我們能夠通過組織器官移植和仿生設備的植入，進行輸血、置換受損和功能障礙的組織器官等操作。

毫無疑問,20世紀生物學最根本最深遠的事件，是在世紀中葉發現DNA是遺傳物質。DNA結構解釋了遺傳物質如何複製和突變，信息如何編碼蛋白質結構並表達，推動了生物學的發展，使我們對細胞的瞭解呈指數級增加。

在中世紀雖然有大量人的斷臂和斷腿的再生，以及古希臘神話中已提到的水媳再生的報道。但是，直到18世紀,再生才成為系統科學研究的焦點。亞伯拉罕完成了水媳再生的全部實驗，雷奧米爾和斯帕蘭扎尼分別觀察到了甲殼類和蝶嫄的再生。19世紀末20世紀初肢體發育和再生的研究對理解發育做出了重要的貢獻。在20世紀之前,兩棲動物和甲殼類的肢體再生被解釋成進化論。推測這些動物的肢體包含多個預製附件的副本，其生長受截肢的刺激。在20世紀初期,再生被認為是一個調整過程，將剩餘部分修復成全部。Thomas Hunt Morgan(1866—1945 )轉向遺傳學之前，他的主要研究目的是用化學和物理原理解釋再生。一個世紀之後，人們仍在致力於上述解釋，同時實現由來已久的夢想——能夠再生組織和器官。現在，在21世紀的第二個10年，生命科學跨學科研究的飛速發展及化學和信息學使這個目標觸手可及。