——浙大一院李兰娟院士团队荣获2013年国家科技进步奖一等奖纪实

本报记者  谭  嘉  特约记者  王其玲

李兰娟院士团队荣获2013年国家科技进步奖一等奖。

李兰娟院士团队首创李氏人工肝技术治疗肝衰竭患者。

李兰娟院士团队在百级净化实验室进行生物人工肝实验研究。

李兰娟院士近照

李兰娟院士在国际学术会议上作报告。

李兰娟院士与国际同行交流。

　　“中国原创”李氏人工肝，显著降低我国肝衰竭患者病死率，技术推广至全国各地，数以万计的重症肝病患者重获新生；首创人工肝联合肝移植治疗重症肝病的新方法，推动中国肝移植发展并走向世界；创建微生态干预防治重症肝病的新策略，引领国际肝病微生态学发展；肝炎重症化机制研究获得新突破，肿瘤标志物和药物靶标研究有重大发现，为临床重症肝病预警预测提供强有力的科技支撑……
　　这些中国原创、世界领先的重大科研突破都来自由中国工程院院士李兰娟、郑树森领衔，浙江大学附属第一医院（下称“浙大一院”）百余位科研人员组成的科研团队。
　　我国是世界第一肝病大国，病毒性肝炎及脂肪性、酒精性、药物性、免疫性肝病等各类肝病患者人数过亿，其中部分患者进展为肝衰竭、肝硬化、肝癌等重症肝病，病情凶险、病死率极高，对患者生命造成巨大威胁。
　　面对重症肝病病死率居高不下这一世界医学难题，该团队将基础研究与临床转化相结合，获得了系列重大创新性成果，创造了新的医学奇迹。这一围绕重症肝病演变进程，在治疗、早期预警和干预、发病机制等关键环节层层深入并步步设防的“中国答案”令世界为之瞩目。
　　1月10日，在北京隆重举行的2013年度国家科技奖颁奖大会上，由该科研团队完成的“重症肝病诊治的理论创新与技术突破”研究项目被授予2013年度国家科技进步奖一等奖，这是对全体科研人员历时14年潜心探索、持续创新的最高褒奖。
　　起死回生
　　“李氏人工肝”大显身手
　　篮球场上，13岁的男孩小闫同学健步如飞、身手敏捷，让人很难想到3年前他曾是一个命悬一线的严重肝衰竭患者。“儿子送到浙大一院时已经一个星期粒米未进、严重昏迷，眼看着就快不行了。”回忆起儿子当时的病情，虽事隔多年，小闫的父亲仍忍不住掉下了眼泪。
　　经检查，李兰娟发现，小闫当时的胆红素高达370多毫摩尔/升，已属于严重的肝衰竭，即迅速为其采取了个性化的人工肝治疗。“孩子现在恢复得很好，非常感谢医生们。”对给了孩子第二次生命的白衣天使，小闫父亲心中充满了无限感激。
　　肝脏是人体不可或缺的重要脏器，具有蛋白质合成、解毒、代谢及分泌四大功能。肝衰竭患者肝脏细胞严重受损，各项功能发生严重障碍，可出现凝血功能障碍、黄疸、肝昏迷等症状，病死率高达70%～80%，是临床诊治的棘手难题。
　　作为我国“人工肝技术的开拓者”，接诊过众多肝衰竭患者的李兰娟对于肝衰竭的凶险有着更多刻骨铭心的记忆。刚工作不久的李兰娟曾接诊了一位20多岁的年轻小伙，患者患暴发性肝衰竭，入院后病情迅速恶化、死亡。彼时，面对病魔束手无策的李兰娟决心啃下这块硬骨头。
　　由于肝脏细胞具有再生能力，肝衰竭患者能否闯过生死关口，主要取决于肝细胞的坏死程度和再生能力之间的“较量”。经过多年的艰苦探索，李兰娟团队于1986年成功创建了李氏人工肝系统（Li-ALS）。该科研成果于1998年获得国家科技进步奖二等奖。此后的14年间，李兰娟团队不断改进完善该系统，进一步提高了临床疗效。其中，非生物型人工肝系统使急性、亚急性重型肝炎的病死率由88.1%显著降至21.1%，慢性重型肝炎的病死率由84.6%显著降至56.6%。
　　李氏非生物型人工肝系统主要针对肝脏的基本功能进行设计，这个看似笨重的机器却有着神奇的功能：可有效清除肝衰竭患者体内蓄积的胆红素等多种有害物质，补充白蛋白、凝血因子等必需物质，保持人体内水电解质酸碱平衡等。体外的“人工肝脏”可暂时替代衰竭肝脏的部分功能，为肝衰竭患者受损肝细胞的“休养生息”创造条件。特别值得一提的是，改进后的李氏人工肝系统可根据病人病情进行不同的功能组合，进行个性化治疗。
　　人工肝治疗效果如何才能更上层楼？为了更好地进行病情评估，抓住救治的最佳时机，项目组运用系统生物学技术方法，率先发现39 个肝损伤相关的分子标志物，创建了肝衰竭早期诊断和病情评估模型。人工肝治疗预后预测准确率达96%，优于国际通用的用于晚期肝病危重程度评价的终末期肝病模型（MELD）评分，为肝衰竭个体化治疗、提高人工肝疗效提供了可靠的预测方法。
　　“肝衰竭患者都是危重症患者，很多无法转院，只能就地治疗。要挽救更多患者的生命，必须更广泛地进行技术推广。”在不断完善技术的同时，李兰娟更关注技术的推广普及和规范。为了使人工肝技术惠及更多患者，李兰娟团队毫无保留地向全国31余个省市的300余家医院积极推广Li-ALS治疗方法。迄今，全国人工肝治疗肝衰竭已逾10万余例；每年举办一次全国性的人工肝治疗学习班，现已连续举办16次；李兰娟团队主编了我国首部《人工肝脏》、《肝衰竭诊疗指南》、《非生物型人工肝支持系统治疗肝衰竭指南》，有力地推动了人工肝在全国的规范开展。
　　这一中国原创的科研成果也得到了国际同行的高度关注和认可。2005年在意大利召开的国际人工器官大会上，李兰娟作了《中国人工肝研究进展》报告，并被国际同行誉为“国际上最大的人工肝组织的领头人”。2009年亚太肝病学会《慢加急性肝衰竭专家共识》指出：人工肝明显提高了肝衰竭患者的生存率，长期疗效令人满意。
　　齐头并进
　　多类型人工肝曙光初现
　　“非生物型人工肝虽然效果不错，但也并不能完全解决所有问题。”采访中，李兰娟坦言，新型生物型人工肝和混合型人工肝近年来成为国内外研究的新热点。这一类人工肝仿生性更强，但因有生物细胞参与其中，需要解决细胞源、体外大规模培养方法、生物反应器的三大技术难题。
　　自上世纪90年代起，浙大一院在国内率先开展新型生物型人工肝和混合型人工肝研究，突破技术难点，创建具有自主知识产权的李氏生物型和混合型人工肝系统。在李兰娟的带领下，项目组创建了国内首个正常人源性永生化肝细胞系和可逆性永生化人肝细胞系，为人工肝提供了新的细胞源；创建了肝细胞微囊—转瓶大规模培养新方法，可获得满足人工肝临床治疗所需的大量细胞。
　　生物反应器是人工肝的核心装置，它不仅可为肝细胞提供生存环境，而且能保护肝细胞避免宿主免疫系统的损伤。在李兰娟的带领下，项目组成功研制了“漏斗形流化床式生物反应器”，其物质交换量大、免疫隔离作用好，能使肝细胞更好地发挥功能。
　　动物试验显示，李氏生物型人工肝可显著改善肝衰竭猪的肝功能，延长存活时间，混合型人工肝治疗重型肝炎15例取得了显著疗效。该成果在欧洲《肝脏病学杂志》（《Journal of Hepatology》）等国际著名期刊上发表。新型人工肝装置和生物反应器相关研究获得国家发明专利18项，其中9项专利转让至企业进行产业化开发，带动了相关产业发展。
　　干细胞治疗是重症肝病治疗未来发展的又一重要方向。项目组在国际上率先利用人骨髓间充质干细胞肝内移植治疗急性肝衰竭猪，实验结果显示，干细胞治疗组猪的存活率提高到87%。该相关成果发表于美国《肝脏病学》（《Hepatology》）、《BMC医学》（《BMC Medicine》）等国际著名期刊上。美国著名肝脏病学家古普塔教授（Gupta S）评价称，该研究开辟了干细胞治疗急性肝衰竭的新途径。
　　由于中国在人工肝领域取得的骄人成绩，亚太临床微生物与感染病大会、国际血液净化大会、国际人体微生态会议等多个国际学术大会也首次在中国内地举行，李兰娟均为大会主席，介绍了相关领域的最新进展。第13届亚太临床微生物与感染病会议于2012年在北京举行，来自57个国家和地区的学者专家共4000余人参加了此次盛会，李兰娟作了《病毒性肝炎研究进展》报告，这也是中国内地首次举办该会议。第九届国际血液净化大会于2013年在杭州举行，同时召开了第七届国际暨全国肝衰竭与人工肝学术会议。此次会议是国际血液净化大会首次在中国内地举办，共有10余个国家的1000余位专家参会，李兰娟作了《人工肝治疗肝衰竭病人》报告。第四届国际人体微生态会议于2013年在杭州举行，近2000位国际国内微生态及感染病学界专家参会，李兰娟作了《肠道菌群与肝脏疾病》报告。中国学者担纲众多国际学术盛会，显著提升了我国在肝衰竭、人工肝、人体微生态等领域的国际学术地位和学术影响力。
　　重生“桥梁”
　　人工肝为肝移植患者架起生命彩虹
　　一名重症肝病患者，病情危重，已无法手术。患者家属抱着最后一线希望将他送到浙大一院。在进行8次人工肝治疗后，患者的病情得到缓解；2个月后，在该院接受了肝移植手术，康复后高高兴兴地回家过年。
　　15岁的花季少女小陈因急性肝衰竭伴肝昏迷入院，MELD评分高达35分，大大超过肝移植手术标准。经过人工肝治疗，患者的MELD评分下降到22分；病情稳定后，她接受了肝移植手术，顺利康复出院。
　　肝移植是内科治疗效果不理想的重症肝病患者最后的生存希望，但由于供肝的短缺，不少急慢性肝衰竭患者在等待肝移植期间往往因病情恶化而失去肝移植机会。针对这一瓶颈，研究人员首创了李氏人工肝联合肝移植治疗重症肝病的新方法，为患者架起了一座通往新生的生命之桥。
　　研究人员发现，重症肝病患者肝移植术前进行人工肝治疗可显著降低患者肝移植术前MELD评分，明显改善患者术前肝功能（总胆红素降幅达50%）、肾功能及凝血功能，这为重症肝病患者等待肝脏移植赢得了宝贵的时间。
　　和还在苦苦等待供肝的患者相比，接受肝移植的患者无疑是幸运的。但其中一些MELD评分高的重症患者虽然接受了肝脏移植，但因术后效果欠佳，病死率较高。
　　研究人员经进一步研究发现，对于这部分“高危”患者，术前进行人工肝治疗能取得“1+1>2”的效果。这一新方法的临床应用，突破了MELD评分大于30的肝移植病死率高的世界难题，可显著减少肝移植术中出血量（降幅达22%）和术后重症监护时间（降幅达27%），重症肝病肝移植受者的5年生存率可从60%提高到80%以上。
　　世界著名移植专家、香港大学范上达教授对人工肝联合肝移植治疗重症肝病的这一新方法给予了高度评价：“该方法挽救了大量重症肝病病人，在国际上具有重要影响。李兰娟、郑树森两院士团队开辟了肝病治疗的新途径，是当之无愧的领军者。”
　　与此同时，该研究团队还创建重症肝病肝移植评估与预警体系和急性肾损伤预警模型；实现了肝癌肝移植杭州标准的新突破，并得到国际同行的肯定。特别值得一提的是，郑树森院士团队将肝移植技术推广至全国并率先跨出国门，这标志着我国肝移植技术在国际医学舞台上取得了突破性进展。我国驻印尼大使馆赞誉：郑树森团队开辟了印尼医学史上活体肝移植成功的先河。
　　独辟蹊径
　　首创肠道微生态干预防治肝病策略
　　在不断完善人工肝技术，为生命垂危的重症肝病患者赢得生机的同时，如何延缓肝病患者的病情进展，避免由轻转重，也是项目组一直关注的重点。
　　肝脏具有重要的营养代谢作用，与肠道相比，其更像是一个营养吸收的“精细加工厂”。经肠道“粗加工”后的营养物质进入肝脏进行分解代谢的同时，肠道内的细菌和内毒素等也随之进入肝脏。在临床治疗中，不少肝衰竭患者同时伴有严重的内毒素血症或出现肠道菌群严重失衡、有害菌种显著增多。这一特殊现象引起了研究人员的注意。
　　早在1994年，李兰娟团队就以此为切入点，开辟了肝病微生态研究的先河。随后的大量研究和临床证明发现，肝病重症化的发生发展与肠道微生态失衡密切相关，失衡引起的内毒素血症和内源性感染是导致肝病重症化甚至死亡的重要因素。
　　由于肠道菌群中的大部分微生物不可培养，利用传统的培养记数或鉴定的方法无法揭示肝病患者肠道菌群种类的组成和数量多少的变化。近年来，在李兰娟的带领下，研究人员运用宏基因组方法，从患者粪便标本中提取全部微生物DNA，以观察整个肠道菌群的变化规律。
　　通过“宏观”视角对肠道菌群“微观世界”的整体观察，研究者率先全面揭示了患肝病时肠道菌群的变化规律，首次发现肝硬化患者粪便菌群结构与健康人存在明显差异，毛螺菌科、双歧杆菌等细菌变化与重症肝病密切相关。该相关论文在美国《肝脏病学》（《Hepatology》）发表。
　　在此基础上，项目组首次用分子生物学方法确立了肠道微生态失衡的判断标准。科研人员发现，在人体肠道细菌中，“有益”的双歧杆菌与“有害”的肠杆菌的比值随着肝脏病情加重逐步降低。该检测方法可准确、快速诊断肝病肠道菌群紊乱。一系列的突破性发现，丰富了肠道微生态失衡在肝病重症化发生发展中作用机制的理论，对微生态干预防治肝病重症化和研发新型微生态制剂具有重大意义。
　　临床上，肝硬化结节与肝癌结节鉴别非常困难，一般采用甲胎蛋白（AFP）法检测，但约有10%～15%的肝癌患者甲胎蛋白值正常。研究人员首次将肠道微生态与代谢应用于肝病诊断，巧妙地创建了肝癌、肝硬化鉴别诊断代谢谱模型，对肝癌、肝硬化的鉴别准确率达96.4%，优于AFP 74%的准确率。
　　在微生态制剂研发中，项目组研发出具有独特电荷杀菌机制的纳米抗菌肽，相关文章发表在《自然·纳米技术》（《Nature Nanotechnology》），其入选了“2009年度中国百篇最具影响国际学术论文”。美国知名专家兰德尔·埃克特（Randal Eckert）教授评价称，纳米抗菌肽将成为改变传统抗菌治疗的范例。受《今日纳米》（《Nano Today》）邀请，项目组专家撰写了《综述“纳米技术在肝病中应用”》，彰显了我国在肝病微生态领域的国际领先学术地位。
　　早期预警
　　防治阵线不断前移
　　肝炎肝衰竭、肝硬化、肝癌是众所周知的肝病进展“三部曲”，但每个肝病患者的病情进展却不是严格的“按部就班”。我国有乙肝病毒感染者9300万，其中大多数是病毒携带者，有人终生也不发病，有人则病情迁延形成慢性肝炎，有人是突然暴发肝衰竭，少数患者则发展为肝癌等重症肝病。
　　肝病病情进展因人而异，造成患者“重症化”的机制目前还不明晰。如果能发现造成这种差异、变化的规律，实时捕捉到病情恶化的早期信号，诊断关口前移，将有利于及时采取干预举措，阻断病情恶化。一位参与该项研究的专家表示，病毒变异、机体免疫激活的程度和类型都会对肝损伤的进展产生不同影响。针对重症肝病诊治的“上游”，即疾病早期预警预测，研究人员也展开了系列基础研究。
　　“大家熟知的检查肝功能反映的是实时的肝损伤，我们的研究关注点则更为‘靠前’，希望能够发现在肝炎已经较为严重，但尚未发生肝损伤阶段的关键分子信号。”项目组专家举例说。
　　据了解，该科研团队在肝炎慢性化、重症化免疫调节机制研究方面获得新突破，首次阐明了骨桥蛋白调节自然杀伤性T细胞（NKT）至肝损伤机制，可作为肝炎治疗新靶点，同时发现了乙肝病毒感染者T细胞应答及调控新机制，为临床重症肝病预警预测、诊治提供了强有力的科技支撑，并得到国际学界的认可。世界著名免疫学家澳大利亚巴库斯特（Baxter A）教授于2010年在《自然·免疫学》（《Nature Immunology》）发表的综述中指出：“骨桥蛋白调节NKT细胞，在肝炎重症化中发挥重要作用。”
　　针对肝病发展的最后阶段——肝癌，研究人员也在努力探寻，希望能够捕捉肿瘤发生的早期信号。受体型酪氨酸激酶RON和肿瘤干细胞标志物Oct4等新的肿瘤标志物和药物靶标的重大发现，让业内外倍感振奋。
　　据专家介绍， RON是人类酪氨酸激酶大家族中的一个特定成员，在胚胎发育和天然免疫中具有不可替代的作用。研究人员首次发现，RON在肿瘤侵袭和转移中发挥了关键作用，对肿瘤早期诊断具有突破性意义，并受邀在《自然·肿瘤综述》（《Nature Reviews Cancer》）撰写RON相关综述。
　　“这一重要发现为肝癌分子诊断和下一步药物治疗提供了新的靶点。”该专家表示。目前，项目组现正与企业合作，共同研发新型的肿瘤病理诊断试剂及基于RON单抗的靶向抗肿瘤药物，希望能让最新科研进展早日惠及广大患者。
　　Oct4原本是胚胎干细胞中所特有的关键转录因子，在胚胎干细胞分化后便不复存在。但研究人员在肝癌细胞中发现了Oct4 的存在。2012年10月，该项目组研究人员在生物医学顶级期刊《分子细胞》（《Molecular Cell》）在线发表论文，介绍了这一发现，并揭示了普通干细胞变成肿瘤干细胞的重要机制。近年来，该项目组在肿瘤干细胞基础理论研究中的重大发现受到了国内外同行的广泛关注，该论文曾登上《分子细胞》月度被下载最多论文的榜首。2012年11月，《自然·中国专刊》（《Nature China》）发表评述指出：“该研究为肿瘤干细胞为何特别难以根除提供了重要解释，并且为有效针对肿瘤干细胞的抗肿瘤治疗提供了新思路。”
　　在一系列创新和突破的背后，李兰娟院士和郑树森院士所率领的项目组成绩斐然：在《自然·纳米技术》（《Nature Nanotechnology》）等期刊发表SCI论文276篇，总影响因子（IF）：883，被引用1784次；获发明专利18项；主编《传染病学》、《外科学》教材和《人工肝脏》、《感染微生态学》、《肝脏移植》等专著10余部；获省科技进步一等奖4项；培养硕士176名、博士110名、博士后15名；2011年获国家自然科学基金创新研究群体称号。他们为推动科技进步，促进相关学科发展，保障人民健康迈出了坚实的一大步。
　　对话李兰娟：正因为有困难才需要研究
　　记者：凭借在人工肝和感染微生态学领域的原创性科研成果，您领衔的科研团队此前已经两度获国家科技进步奖二等奖，此次又摘得国家科技进步奖一等奖桂冠。能够持续产出如此多高质量的科研成果，能否和大家分享一下您的科研心得？
　　李兰娟：科学探索是没有止境的，成绩的取得只代表过去，科研工作需要不断探索、完善。比如，早期的李氏人工肝系统虽然有一定效果，但还不够完善，存在需要较多血浆、治疗中有低球蛋白血症等问题。针对这些科学问题，需要进一步深入研究、完善提高。将该技术在全国推广，还需制定相关指南、规范，让医务人员能够有章可循，这些都需要不断深入研究。人工肝技术不断成熟完善，在临床应用后取得了良好效果，也给了我信心，希望能够做得更好。每一次看到患者从死亡线上被拉了回来，我都会感到极大的兴奋和安慰。
　　独木难成林。对于科研工作而言，团队协作尤为重要。这次获奖也是临床与基础研究相结合、多学科协同创新的典范。虽然获奖名单上只有15个人的名字，但我们不会忘记还有许多在幕后默默无闻、无私奉献的人，成绩的取得是大家共同努力的结果。
　　在多年的科研攻关中，我们共同度过了许多个不眠之夜。2013年元旦的凌晨，我们还在实验室挑灯夜战的全体工作人员拍了一张全家福。2014年，我们依然在实验室紧张工作中迎来了新年的钟声。大家开玩笑说，看来，这一生一世（1314）都要在实验室里度过了。
　　记者：在科研探索中，您是否也曾遭遇到困难和挑战？
　　李兰娟：困难肯定是有的，正因为有困难才需要研究，攀登医学科技高峰就是要克服重大难点，否则就不是创新。只有勇敢面对、攻坚克难，才能做出原始创新。科研工作要根据临床需求、努力解决病人的实际需要。临床诊疗中哪个地方存在问题，就要在哪里集中力量开展科学研究，一切都是为了更好挽救患者的生命，让患者真正从中受益。就像我们实验室的座右铭所说的那样：严谨求实、开拓创新、勇攀高峰、造福人民。

（责任编辑：秋彤）