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Freddie Fu 医生谈运动医学中的组织工程和基因治疗

2000119


基因治疗成为近年来医学领域中最热门的话题之一。研究人员已取得了很多重要成就,但是这一进程仍然较为缓慢。很多研究人员更致力对那些危及生命的疾病进行试验,如囊性纤维化变性,而Freddie Fu 医生则将基因治疗应用于整形外科。Fu医生是Pittsburgh大学医学中心整形外科的主任,他认为,基因治疗在运动医学领域中的运用将大有前景。他领导的一群有才华的研究人员正在努力工作证实这一点。

 

Fu医生独具慧眼,他发现的技术突破可能带来整形外科领域的革命。他在完成了本科阶段的学习并取得Dartmouth医学院BMS学位后,前往Pittsburgh继续其研究生阶段的学习。1981年他成为第一批接受关节镜手术训练的人,其导师是这种整形外科技术的倡导人之一。尽管有很多吸引人的工作机会,但他从1978年进入Pittsburgh医学院后就一直没有离开过这里。由于他对这个城市做出了极大的贡献,Fu医生被PITTSBURGH杂志评为本世纪对Pittsburgh市最有影响的100人之一。

 

Knee1: 我知道您在1981年就完成了关节镜手术治疗的学习,当时可谓关节镜手术刚刚开始崭露头角的时期,请问您是如何对这种技术产生兴趣的呢?

Dr. Fu: 当时最好的医生,Lanny Johnson医生恰好是我的老师。 我对运动和运动医学长期的兴趣也非常重要,当时我非常热切地希望学习这一领域最先进的技术。我本人对运动一直很有兴趣,我打篮球,而且是香港最好的一支高中篮球队的队长。我还参加游泳。我想对我来说整形外科是最好的选择。我现在仍然十分积极的参加运动,我喜欢在夏天骑自行车,在冬天去滑雪。

 

Knee1: 您有没有直接参加Pittsburgh的什么运动团体呢?  

Dr. Fu: 我是Pittsburgh大学运动系的主任医生。我还参与Pittsburgh芭蕾剧团,我是那里的董事。此外, 我目前还担任Pittsburgh马拉松组织的董事长, 我在那里当了5年的医学主任。我们的临床工作人员负责治疗Steelers Penguins,以及7所当地高校和43所中学的患者。所以我们的工作非常繁忙,我们有8位专业人员专职治疗运动医学领域的疾病。当然,运动医学是关节镜手术最常应用的领域。

 

Knee1: 我知道您除了担负繁忙的临床工作外,还要负责很多研究项目。目前UPMC整形外科领域的研究主要包括方向?

Dr. Fu: 我想很重要的一点是要了解整形外科研究在过去20多年中取得的重要变化。当我在70年代还是一个住院医生的时候,我是唯一一个在UPMC做整形外科试验室研究的人。现在,我们有4个研究室,100多名工作人员,其中12个是全职的研究人员,他们在Savio Woo医生,目前研究中心副主席的领导下工作。 其中的一个研究室专门从事整形外科研究中的传统的生物力学方面的研究。该实验室用机器人对手术切入做准确的定位。我们还研究计算机辅助外科,本质上说,就是用计算机观察关节的三维结构。 我们的第二个实验室主要研究本体感觉(接受机体内部产生的刺激)和平衡。该实验室由Scott Lephardt医生领导,本体感觉是一个的很有趣的概念,但大多数患者对此的理解都很模糊。例如, 当我们在走路时,我们不会意识到肌肉和神经对膝盖的支持有多大,事实上,这种支持是很强大的,以至于韧带受到保护。这在术后恢复中有很有意义的应用。我们知道,从生理角度来说,韧带的恢复需要较长的时间,但有时强大的肌肉组织和完好的神经系统可以起到保护伤口处的接合的作用,使得患者能更快的恢复。你可以说这是机体和自然玩的一个小把戏,我们可以籍此骗过愈合过程的基本生理机制。我们关于本体感受的另一个有趣的发现近期发表在美国运动医学杂志中(American Journal of Sports Medicine)。如你所知,我们注意到在女性中前交叉韧带撕裂(ACL)发生率较高,对此有不同的解释,包括激素和结构方面的原因。我们发现女性的本体感受能力比男性差,而且总体上说,膝关节也比较松弛。据此一点就可以解释为什么女性容易发生ACL。我相信这一现象是多因素造成的,但同时我也相信本体感受是其中一个重要的原因。这其中好的一方面是可以训练人们避免损伤。

 

Knee1: 请更多地介绍一些在您的实验室中进行的基因治疗方面的研究。

Dr. Fu: 我们有一个实验室专门进行分子生物学中基因治疗和组织工程的研究。基因治疗大约开始于10年以前,主要用于类似囊性纤维化等严重的疾病。其基本前提是说,如果患者存在基因缺陷,缺失的基因有望被注射到患者体内的基因取代。事实上,这一想法实施起来非常困难,其主要原因是需要不断使用大量的酶取代病变细胞来保证基因结构正常的细胞的供应。大约在10年前我们在UPMC对风湿性关节炎患者进行研究,该工作由Chris Evans 领导。当患者被诊断为关节炎时,他们通常需要服用一些药物,目的在于抑制那些可能对他们的关节造成损伤的酶。我们最近开展了一项NIH批准的人体试验研究,该研究包括9名老年女性患者,我们将对她们进行基因治疗。治疗的方法是将携带某些酶的基因注射到这些关节炎患者的关节滑膜上,这些酶可抑制那些可能产生损伤性破坏的酶。我们将对收集到的数据进行非常关键性的研究。同时进行的运动医学方面的另一项重要研究是使用同样的基因治疗技术,用病毒做为载体携带特定的酶导入患者细胞中。其结果有望减轻患者的疼痛。我们已经对膝关节进行了大量的研究。 我们研究更深入的一些领域包括韧带愈合,切口愈合、移植道的愈合, 移植道是手术在患者的膝关节中钻一个通道,通过这个通道放入移植物以防止其日后自行生长。但现在我们可以在韧带中对BMP2进行一种特殊的基因操作,因此通道可以再次改变骨骼。我们还将研究半月板愈合和软骨愈合,以及神经血管结构的再生。放入移植物时(在ACL重建中),该移植物中没有神经结构。我们对神经组织在这些移植物中再生的可能性进行研究。可以看出,这些技术将有深远的影响。

 

Knee1: 为什么你认为运动损伤代表了基因治疗最有前途的应用领域之一,甚至可能比很多研究人员正在研究的的某些遗传性疾病更为重要?

Dr. Fu: 关于基因治疗和运动医学之间一个有意思的事实是,如果这种治疗取得成功,就有可能一次性治愈患者而不需要终生维持治疗。而对于例如囊性纤维变性,患者需要终生接受基因治疗,因为注射到细胞中的生长因素在4-6个月内会死亡。风湿性关节炎患者也是同样的情况。但对运动医学患者,他们只需要在有限的治疗阶段接受这些生长因素,这一阶段只需4-6周,愈合后就不再需要了。例如,对于ACL,一旦治愈就全好了。这就是为什么我认为运动医学在基因治疗方面比其他领域更有前途。在所有的其他领域,基因治疗需要的时间更长,并且需要多次重复治疗方案。而且在运动医学中,因为只需要很小剂量的病毒载体,导入的机制可以改善的更为安全。

例如,John Huard医生进行的研究已经取得了惊人的结果。他首先从患者体内提取肌肉细胞,然后对这些细胞进行基因操作以获得想要的组织,如骨组织或血管组织。这样就可以针对患者体内损伤的组织进行定向细胞生长。因此,这一手术完全绕过了生物机制。Huard医生已经能够通过动物模型表明可以用肌肉细胞和DMP2蛋白使断裂的骨骼重新生长。同样,在软骨愈合模型中,我们能够通过肌肉细胞和生长因子实现软骨再生。我认为,这些研究对患者来说确实有无可估量的前途。

最后,我认为对于基因治疗和其他我们正在进行的重要的研究方向来说,非常重要的一点是要有临床需要来推动研究的进展。这也正是为什么我认为重视研究结果非常重要。在UPMCMolly Voght医生专门负责监督所有的研究结果,而James Irrgang医生则负责所有运动医学临床研究结果。没有这些研究,我们无法了解我们正在进行的具有深远意义的研究是否真正对患者有意义。尽管担负其他很多工作,我仍然从事大量的临床工作,而且我认为这对于把研究方向放到患者最需要的领域大有帮助。我深信我们所讨论的组织工程和基因治疗有助于获得完美的外科手术结果,因为它们代表了生物学和生物力学最尖端知识的完美结合。

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