文╱楊慧莉

大自然孕育出美味的蔬果，提供人類身體營養所需。但蔬果的功用僅止於此嗎？今有人把蘋果化身為人體耳朵，接著又進一步想到其他蔬果的妙用，讓人嘖嘖稱奇。他是科學界的奇葩──裴林……

天生好手
從拆組機械到走進再生醫學

安德魯．裴林（Andrew Pelling）是加拿大科學家，嚴格說來，是生物物理學家。他身兼多職，既是渥太華大學教授，也帶領一個超級實驗室，並讓實驗室的不凡表現衍生出四家橫跨科技、生物科技和醫學領域的新創公司，成為創辦人。

裴林實驗室（Pelling Lab）以運用植物製作醫學等級的生物材料著稱，他在這方面的鑽研已獲得全球性的賞識，特別是在藉用蘋果長出人體耳朵的成果廣為人知後。不過，這麼新奇有趣的發明也只是開頭。最近，他又出新招了。

對廚師而言，蘆筍是春天的美味食材。但對裴林而言，這種蔬菜卻是一種可協助修復人體且價格不貴的生物材料。不過，在說明他如何讓這種蔬菜別有用途前，先來了解一下他的科學研究之路。

觸類旁通做支架

這位近十年來在科學界躍起的新星，總是以非正統的方式研究生物學，而這要歸諸於他在青少年時期養成的一個習慣，當時他常花很多時間拆解和重組音響和唱盤。現在，他如法炮製在蔬果、花卉等生物體系上，看看是否也能將生物系統拆解其中部分，再以全新的方式組合回去？

歷經不斷嘗試和實驗，裴林和同事終於成功用沸水和洗碗精，把切成人體耳形的蘋果抽出其本身的細胞和DNA，留下酥脆的纖維素結構，變成一種好用的支架或模子，用來在實驗室培養活細胞，包括人體細胞。

支架在再生醫學裡是基本工具。一般醫師和牙醫會使用商業用的支架，來移植皮膚和骨頭，以及修復受損的膝蓋、韌帶和牙齦。不過，這些產品的市場價格都不斐，每一平方公分在三十到一千五百美元之間。這些支架通常源自動物或人類的屍體，但蘋果支架卻只要幾分美元。當裴林把這種纖維素結構移植在老鼠身上時，觀察到這種結構可促使血管成形，再藉由心臟的幫浦作用而讓血管活過來。

蘆筍晚餐給靈感

此驚人發現後不久，裴林有一天回到家準備煮食蘆筍當晚餐。在切下蘆筍尾端時，他注意到蘆筍莖稈布滿微通道式的維管束，讓他想起整個生物工程體系在治療脊髓受損時所付出的努力。

全球每年約有五十萬人遭受脊髓性的損害，症狀從痛、麻到完全失去功能。面對這種形式的癱瘓，尚無可接受的治療策略，但有一種可行的解決方法可能就是使用支架，藉由上頭的微通道，引導神經元的再生。

裴林看著手上的食材，想著「真的可以用蘆筍的維管束修復脊髓嗎？」一開始，他覺得這個想法有些蠢，因為人類不是植物，細胞沒有演化成可以長在植物的聚合物上，而人體脊髓也不該有這種植物組織；再來是，這類支架理想狀況下，應該隨著時間慢慢消失，只剩下自然而健康的人體組織，但以植物為基礎的支架卻無法消融，因為人體缺乏可分解它的酵素。不過，也正是植物的這些屬性才能讓替代支架的實驗這麼成功。歷經多次實驗，裴林工作團隊可以證明植物組織的惰性促成了它與人體相容。可以說，身體可以無視於它的存在，但再生細胞卻可以受益於植物組織的塑形和穩定性。

不過，看似可行，裴林想到要把植物用在脊髓上還是充滿疑懼，也深感自己面對這麼困難的問題，有點像是門外漢。於是，他夥同身邊的神經外科醫師、臨床醫師、生物化學家和生物工程師，著手安排實驗。

蘆筍移植見成效

所有的科學實驗，都從白老鼠開始，裴林的實驗也不例外。團隊先麻醉一隻白鼠，將其截癱，然後在動物的脊髓截斷處植入蘆筍支架，當做橋梁。接下來，他們不加進幹細胞，也不給牠做電療、物理或藥物治療，只是觀察支架上的微通道本身是否就足夠引導神經元的再生。

實驗過程中，科學團隊先是看到一隻小動物無法移動後腿且自己起身。裴林坦承這種感受很糟，卻也是他們每天在實驗室中的掙扎，不時問自己幹嘛要這樣讓一隻小動物受苦？所幸，這般掙扎有了驚人的成效。接受移植的小動物在八周後，可以慢慢移動後腿，甚至自己起身；在跑步機上，還能協調的移動自己的腿，顯現出康復的跡象。

過去十年，再生醫學有顯著的進展。研究人員為病人研發出替代性的氣管和膀胱，且持續鑽研於如何生產更複雜的器官。裴林則想生產低成本、來源具開放性的材料，讓再生醫學的研發更上一層樓。他的生物物理實驗室是跨學科性的，除了物理系和生物系共用，也讓數學家、工程師、人類學家和藝術家參與。而好奇，是其實驗室的最大特色。

儘管研究不走傳統路線，但裴林已獲得無數獎項的肯定，所做研究發表於全球最富聲望的期刊，表現也備受同儕讚賞。目前，他亦是英國皇家生物學會會員，以及加拿大專攻細胞實驗機制的研究主任。

挑戰極限
用科學搞定看似瘋狂的想法

除了「好奇」，不走基因遺傳路線、大多使用垂手可得的蔬果，以及任用跨領域人才，亦是裴林非傳統式實驗室的特色。之所以如此，除了個人興趣，亦有其他考量。

為何要用蔬果？

關於不走基因路線，裴林表示，操控基因組，接著觀察人體發生什麼變化，這種事顯而易見，反而不有趣。相較之下，他比較喜歡操控生物體的可觀測性狀，即表型，而不去碰觸基因組。換句話說，給與細胞一些外力作用，對他而言，比較有趣。他小時候就喜歡碰碰東西、捏捏蟲子，看看有什麼反應。而今，當他用顯微鏡觀察細胞碰到外力的反應時，就彷彿看見一堆開放性的問題，而他並非唯一去回答這些問題的人。

至於愛用蔬果為實驗素材，是因為裴林的工作團隊發現植物是很棒的生物材料。他們發現植物的超微結構與人體有許多相似點，這讓他們從事再生醫學研究時可著力於形態的發生和運用。

延攬人才激創意

除了生物學家，裴林實驗室不乏藝術家和工程師。裴林提及此因緣，表示他在念博士班時，就有跟一群藝術家合作的經驗。當時，他的指導教授與藝術家們有個跨藝術與科學領域的大企畫案，他也成了那個企畫團隊的一員。他發現跟藝術家合作，其實與跟科學家合作差不多，只是使用不同語言，「多數藝術家常常在探索一個點子或咀嚼一個問題時，採取的方法類似科學法。」

於是，裴林在招兵買馬成立自己的實驗室時，嘗試找來有創意又勤奮的夥伴，讓他們天馬行空的發問，心裡盤算著，只要他們懂得應用精密的科學方法解決問題，最後能發表論文、獲得研究經費，就可讓研究持續。另一方面，他也做好隨時走人的心理準備。他以為自己不會獲得留任，會被開除；以為大概五年的功夫把研究經費花光了就得另起爐灶。但，沒想到一切平安順利，幾年過去後，他們發現實驗室的人力只要愈趨多元化，就會出現更多的奇思異想，讓整個研究基地更顯活力。

脊髓受損有新解

目前，裴林實驗室尚有許多未盡之事及留待解決的問題，但用植物組織去修復複雜的傷害卻也是史上頭一回，只是要觸及這個面向也耗費了五年的時間。過程中，充滿了懷疑，也讓團隊一次次的實驗，差點就讓實驗室破產，但他不放棄，不斷催生，因為他知道結果將產生巨大影響。讓他同樣開心的是，他所創辦的新創公司現在要把這些發現用在臨床上了。而這項科技也已被美國食品藥品管理局指定為突破性的醫療裝置，這代表他們將進入為期兩年的人體臨床實驗計畫。

所以，在裴林團隊的研發下，現在有最新進的脊髓移植物，是由其中含有許多微管道的蘆筍所製，它可以移動和彎折，摸起來就跟人體組織一樣。裴林認為這項創新的價值在於，人們在做細胞生長的引導時，可以將這種植物組織的結構納入設計或編製，解決醫學上未盡之需求。

正視懷疑的力量

人類的創意無限，想像力無遠弗屆，加上科學方法，化不可能為可能的例子，比比皆是。裴林用蔬果長出人體組織，也只是其中一例。只是那過程艱辛，也讓人好奇是何種樣貌？

對此，裴林說了一段語重心長的話，揭開科學家的心路歷程：

科學家每天都戰戰兢兢；一方面，要不斷拓展知識，但也同時要對一切抱持懷疑的態度，懷疑數據、所做的實驗、甚至結論。我們的生命承受著沒完沒了的焦慮、不確定和自我懷疑，這真的讓我很掙扎，但我想，幾乎每位科學家會告訴你，他們會忽略這些懷疑，然後繼續做實驗，直到有一天，終於有那麼一個實驗成功了。

我們所面對的挑戰是，每天都與「懷疑」直視，一方面知道它有害心理健康，但也知道正因為懷疑，才有科學性的嚴謹，造成一個個有益人類的發現。懷疑，迫使我們提出困難的問題、不斷做實驗。這樣的過程一點也不簡單，但背負困難、常常讓人揪心的實驗重擔，卻成了科學家的責任，所有新知識就在這樣的過程中產生，而在極少的情況下，一個可以改變人類生命的創新發明就這樣出現了。

不消說，用蘋果種出人耳，用蘆筍長出脊髓上的神經元，這樣外人看似天方夜譚的事，就是歷經這樣神奇又痛苦的科學歷程，而裴林的團隊辦到了！