右大腿肌肉里那种奇怪的感觉，最初只是一种微弱的脉动。渐渐地，它变得越来越明显。有些人会认为这不可能。但下士伊萨亚斯·埃尔南德斯能感觉到他的股四头肌越来越强壮。肌肉正在重新长出来。
2004年12月，当他第一次到达圣安东尼奥布鲁克陆军医疗中心的创伤科时，埃尔南德斯的腿在他看来就像肯德基的炸鸡。“你知道，就像你咬了一口鸡腿，一直咬到骨头？”埃尔南德斯回忆道。这位19岁的海军陆战队员当时被部署在伊拉克，正试图为他的车队卡车安装一个临时娱乐系统，准备一次漫长的公路旅行，结果炸弹爆炸了。他抱在胸前的12英寸电视机保护了他的重要器官；他拿着DVD的战友就没那么幸运了。
医生们一直告诉埃尔南德斯，截肢对他会更好。截肢后他会有更好的活动能力，更少的疼痛。当他拒绝后，医生们从他的背部取了一块肌肉，缝合到他大腿的伤口中。他尽一切努力使其发挥作用。他像通过新兵训练营那样，带着涨红的脸，坚决地在物理治疗的痛苦中呻吟和流汗。他甚至偷偷溜到楼梯间，尽管他们说他的身体无法承受，但他还是拖着自己爬上台阶，直到他的腿抽筋并倒下。
一般来说，人们无法从像他这样的伤口中恢复。飞散的碎片撕掉了埃尔南德斯右大腿近70%的肌肉，他失去了腿部一半的力量。如果失去足够的任何一块肌肉，你很可能就会失去整个肢体，再生的机会微乎其微。身体会进入生存模式，用疤痕组织覆盖伤口，让你一辈子跛行。
对埃尔南德斯来说，三年过去了，毫无疑问：他已经达到了平台期。最近，截肢的说法又浮出水面。疼痛是持续的，他正在失去希望。然后他的生活又发生了另一个根本性的转变。他在探索频道（与本杂志无关）上看到一部科学纪录片，讲述了一个名叫李·斯皮瓦克的辛辛那提退伍军人的故事，他的指尖被一架模型飞机的螺旋桨切断了。斯皮瓦克的兄弟是波士顿的一名外科医生，给他寄来了一小瓶神奇的粉末——旁白称之为“小精灵粉”——并告诉他把它撒在伤口上。李需要用塑料袋包住手，每隔一天重新涂抹一次粉末，直到用完为止。四个月后，李的指尖完全再生了，指甲、骨头和所有的一切都恢复了。
埃尔南德斯回忆说，他自己的一位医生——史蒂文·沃尔夫（Steven Wolf），当时是德克萨斯州美国陆军外科研究所的首席临床研究员——曾提到过某种实验性治疗，可以“滋养”伤口并帮助其愈合。当时，埃尔南德斯认为这种疗法过于极端。肌肉移植听起来更安全、更容易。现在他改变了主意。他想让自己的腿恢复原样，即使这意味着要作为美国陆军的“小白鼠”自愿参加实验。
于是，埃尔南德斯找到了沃尔夫，两人于2008年2月开始合作。首先，沃尔夫让埃尔南德斯接受了另一轮艰苦的物理治疗，以确保他确实将任何新的肌肉生长推到了极限。然后，他切开埃尔南德斯的大腿，插入了一片薄如纸的材料，这种材料就是制作“小精灵粉”的同一种物质：猪膀胱的一部分，被称为细胞外基质（ECM），这是一种填充细胞间隙的纤维物质。ECM曾被认为是简单的细胞减震器，现在被认为含有强大的蛋白质，可以重新唤醒身体潜在的组织再生能力。
手术愈合几个月后，沃尔夫又为这位年轻的士兵安排了一系列严酷的物理治疗。很快，一些非凡的事情开始发生。大多数科学家认为已永远消失的肌肉开始重新生长。埃尔南德斯的肌肉力量比手术前增加了30%，然后又增加了40%。六个月后达到80%。今天，它达到了103%——和他的另一条腿一样强壮。埃尔南德斯可以做以前不可能做的事情，比如轻轻地坐到椅子上而不是一屁股坐下，或者跪下、骑自行车、爬楼梯而不会倒下，所有这些都没有疼痛。
现在的挑战是如何在其他患者身上复制埃尔南德斯的成功。美国国防部在2008年获得了国会拨付的8000万美元用于再生医学研究，目前正在资助匹兹堡大学麦高文再生医学研究所的一个科学家团队，负责监督在五家机构进行的80名患者ECM研究。科学家们将尝试使用这种材料再生那些失去了特定肌群至少40%肌肉的患者的肌肉，这种损伤对肢体功能造成毁灭性影响，常常导致医生不得不进行截肢手术。
如果这些试验成功，它们可能会从根本上改变我们治疗灾难性肢体损伤患者的方式。事实上，这种治疗有一天可能会让患者重新长出缺失或残损的身体部位。仅在美国，估计就有170万人失去肢体，再生医学的倡导者们热切期待着像ECM这样的疗法能够足够有效，从而使假肢行业停业的那一天。
对许多医护人员来说，利用猪的器官来再生人体组织听起来很离奇——离奇到在20世纪80年代中期发现这项技术的医生多年来都不愿与临床医生谈论此事。“他们不相信我的研究结果，”斯蒂芬·巴迪拉克（Stephen Badylak）说，他是一位身材苗条、性格外向的研究员，也是麦高文研究所的副主任和80名患者肌肉研究的负责人。“大多数人都不相信。”
巴迪拉克似乎在说他可以用另一种物种的组织替代人类组织，而不会引发剧烈的免疫反应——这在医学科学家看来是不可能的。更令人难以置信的是，他声称这种材料可以在几个月内转化为任何受损的身体组织类型——肌肉、皮肤或血管。
当巴迪拉克在1989年首次发表他的发现时，再生医学领域尚不存在。巴迪拉克关于细胞外基质（ECM）的首次论文发表时，科学家们首次创造了“组织工程”一词来描述当时被认为是一个虽小但正在蓬勃发展的领域——即通过诱导细胞形成组织来恢复、维持或改善组织功能或整个器官的超前努力。今天，该领域最广为人知的努力集中在专门设计、易于控制的“生物反应器”中在体外培养组织。然而，巴迪拉克的ECM技术刺激了身体自身的干细胞大军进行愈合，无需外部设备。
巴迪拉克仍在测试细胞外基质（ECM）的临床极限。去年二月，他和合作者宣布他们已在五名癌症患者身上再生了人体最易形成瘢痕的组织之一，即食道内壁。食道组织非常敏感，即使是小的手术操作也常常导致严重的狭窄形成，使其无法吞咽。因此，大多数外科医生会尽可能长时间地等待对食道肿瘤进行手术，然后通过一个并发症率极高的手术切除整个器官。巴迪拉克能够抑制患者的所有瘢痕形成，并促使脆弱的食道内膜完全再生。他现在正在等待FDA批准，以开始大规模临床试验。
最终，巴迪拉克相信ECM将导致能够再生人类截肢手臂和腿的疗法，就像蝾螈和海星再生肢体一样，尽管他意识到这可能不会在他有生之年发生。再生整个手指比再生单一组织（如肌肉）要困难得多。巴迪拉克目前的策略是构建一个圆顶，覆盖截肢身体部位的末端，并重新创造人类胚胎中存在的条件，人类胚胎具有生长任何组织类型的能力。“我们知道在试管中，我们可以让ECM形成肌肉、组织、脂肪和骨骼，”他说。“如果我们能创造最佳条件，我们就能真正编程功能组织的形成。”
这项导致创伤愈合中这种激进方法发现的，纯属偶然。这一切都始于巴迪拉克的同事们称之为“异想天开”的想法和一条名叫洛基的杂种狗。
1987年，巴迪拉克刚被普渡大学聘用，与一位著名的生物医学工程师莱斯利·格迪斯共事。巴迪拉克这位年轻的印第安纳本地人，带着不同寻常的背景来到这个岗位。大学毕业后，他在普渡大学读了兽医学院，并从事动物医学工作，直到他意识到大多数宠物主人负担不起诊断他感兴趣的疾病所需的检查费用。感到沮丧和担心自己会厌倦，他回到普渡大学攻读动物病理学博士学位。在权衡了教学邀请后，他决定去医学院。巴迪拉克利用他以前的人脉来支付学费，他在家里建立了一个实验室，为以前的兽医同学诊断雪貂淋巴瘤和狗乳腺癌，他们会给他寄送样本。
在普渡大学，巴迪拉克对一项实验性技术心肌成形术产生了浓厚的兴趣，该技术是将患者背部的一片肌肉取出并包裹在患者衰竭的心脏周围。起搏器电击肌肉使其收缩，帮助心脏将血液泵入全身。当巴迪拉克决定自己研究这项技术时，很自然地，他又回到了动物患者身上，这次是作为实验对象。
他很快发现心肌成形术的缺点。它使用合成管来替代主动脉，这经常引发剧烈的炎症和血栓。巴迪拉克坚信，如果他能在患者自身体内找到一种血管替代物，他就能阻止炎症。所以一个下午，他给一只名叫洛基的友善狗注射了镇静剂，取出了它主动脉的一部分，并用它的小肠替换，小肠是身体中最像洛基血管管状结构的部分。巴迪拉克不期望洛基能活过当晚，但他认为，如果第二天早上动物没有失血过多，那将证明小肠足够坚固，可以输送血液，因此值得进一步研究。
巴迪拉克后来承认，这种“跳出固有思维”的实验在今天可能无法通过大学动物护理委员会的审查。他的三年级心血管外科住院医生称这项手术“残忍”且“荒谬”，并拒绝参与。甚至巴迪拉克习惯性地用名字称呼这只狗也颇具争议，因为研究人员通常会遵循更冷漠的惯例，用数字来识别实验动物。但当巴迪拉克在洛基手术后的第二天早上上班时，他发现这只杂种狗正摇着尾巴，准备吃早餐。
巴迪拉克一直以为这只狗会死，然而每天他都发现洛基比前一天更健康、更有活力。日子一天天过去，洛基持续茁壮成长。“我不想通过手术进去观察，因为我想看看肠子能维持多久，”他说。
为了理解他意想不到的结果，巴迪拉克在另外14只狗身上重复了手术。它们也茁壮成长。六个月后，他终于对其中一只狗进行了手术，以了解原因。他回忆说，那时“事情变得非常奇怪”。巴迪拉克找不到移植的肠子。
在反复检查确认他没有弄错动物后，他将从移植目标区域取下的一小块组织放在显微镜下。他看到的一切让他震惊。“我看到了一些不应该发生的事情，”巴迪拉克说，“这与我在医学院学到的一切都背道而驰。”在显微镜下，他仍然能看到缝线的痕迹，但肠道组织已经消失了。主动脉在原地重新长了出来。“没有人会混淆肠道和主动脉，”巴迪拉克说，“显微镜下的图像完全不同。我试图让所有我能想到的人都来看。我一直问，‘我看到的是我以为我看到的吗？’ ”肠道由柔软、光滑、薄壁组成，带有绒毛状突起。主动脉则很厚，具有肌肉组织特有的肉质条纹层。
在接下来的几周里，巴迪拉克检查了几只其他的狗，并一次又一次地观察到肠道组织的转化。他开始怀疑肠道中的某种物质正在抑制炎症，同时促进再生。回想起来，他想起在兽医学院病理学讲座上听到的一个关于肝脏再生的奇特发现：如果你吃了毒药，它破坏了你肝脏中所有的细胞，器官仍然可以再生，但前提是它的结构支架保持完整。如果破坏了支架，身体会产生大量的疤痕组织，而不是再生。也许支架是关键。
接下来的一步是剥离肠道的各层，包括其黏膜层和肌肉层，直到最终得到一张薄如纸的结缔组织，即细胞外基质——神奇的ECM。
当他仅仅用这种组织替换狗的肠道时，移植仍然成功了。巴迪拉克重复了这个实验，这次使用了从猫肠道提取的ECM。他确信狗的免疫系统会排斥猫的肠道，但移植再次成功了。此时，巴迪拉克意识到他将长时间使用小肠，并且需要大量的肠道。所以他的下一个实验，他使用了从普渡大学周围印第安纳州乡村的许多养猪场之一获得的肠道。如果成功，材料将不虞匮乏。他尝试了，果然，他的实验犬在接受巴迪拉克首次猪肠道移植后的第二天就活蹦乱跳地等着吃早餐。（猪内脏——不仅是肠道，还有膀胱，也被发现有效——从那时起就一直是这位医生实验室的主要材料。）
至于洛基呢？它又活了八年。
巴迪拉克解开了洛基奇迹般康复的神秘“如何”。现在，当他思考“为什么”时，他面临着一个更大的谜团。他孜孜不倦地在实验室里寻找答案；与此同时，他渴望扩大ECM的医学应用。如果它能治愈，为什么不立即开始使用呢？他推断，人们服用阿司匹林三十年才明白它的作用原理。
所以巴迪拉克将实验重点从主动脉转移到大静脉。猪肠道在那里也有效。然后他发现这种材料对小动脉也有效。最后，在1989年，他进行了一项更激进的实验，切除了狗跟腱的一块，用猪ECM代替。任何哺乳动物的身体对显著损伤的正常反应是产生疤痕组织，这是一种仓促但粗糙的替代丢失部分的方法。疤痕组织具有明显的进化优势：身体迅速与细菌感染隔离，受伤的生物有更好的生存机会。跟腱受伤通常会产生一块坚硬的疤痕组织，导致动物跛行。巴迪拉克的狗重新长出了完整的跟腱。它们没有产生疤痕，因此也没有跛行。
1992年，普渡大学的专利律师向另一位客户提到了巴迪拉克的工作，这是一家名为DePuy的骨科器械制造商，总部位于附近的华沙。像其他人一样，DePuy的高管们最初也持怀疑态度。“这听起来像魔术，”当时DePuy研发副总裁理查德·塔尔回忆道，“但我在研究中学会了永远不要停止倾听。你总可以说不。”
巴迪拉克向DePuy的一个团队做了关于ECM的详细介绍，并解释说他在三只狗的后腿跟腱上制造了一个三厘米的缺口。然后他离开，回来时带来了三只50磅重的猎犬，它们跳跃着，用后腿站立着迎接访客。塔尔用手指抚摸着其中一只杂种狗坚硬、新长出的跟腱。三个月后，DePuy授权巴迪拉克源自ECM的“生物支架”用于所有骨科应用。突然间，巴迪拉克有了一个行业赞助商来推动FDA批准，以及每年25万美元的资金来继续他的研究。
大约在这个时候，巴迪拉克第一次见到了艾伦·斯皮瓦克，一位波士顿的外科医生。斯皮瓦克在亚特兰大的一次骨科会议上听了巴迪拉克关于ECM的讲座后，主动找到了他。斯皮瓦克在20世纪50年代在俄亥俄州凯尼恩学院读本科时，曾对蝾螈进行截肢手术，并研究这些生物再生肢体的方式。他后来成为一名长期成功的外科医生。但巴迪拉克的演讲重新点燃了斯皮瓦克对组织再生的兴趣，他劝说这位研究员和他一起喝杯咖啡。斯皮瓦克参观了巴迪拉克的实验室，此后不久便加入了越来越多的开始自行研究ECM的科学家行列。
尽管进行了大量独立的调查，但当巴迪拉克在1996年与DePuy和FDA的代表坐下来讨论在人体中开始初步测试生物支架的计划时，ECM愈合能力的真正机制仍然未知。他担心这个缺失的拼图碎片会成为一个障碍。可供参考的信息不多。ECM已知是连接组织的“胶水”，是一个细胞层面的骨架，神经、骨骼和肌肉可以在其上生长并发挥作用。它由人体一些最大的蛋白质分子——层粘连蛋白、胶原蛋白和纤连蛋白——交织成一个错综复杂、看似坚不可摧的网络，形成一个支架。很少有科学家曾提出ECM不仅仅是一个简单的结构元素。
出乎巴迪拉克的意料，FDA的调查员似乎对支架的机制并不特别关心。DePuy已经开发出一种由10层材料层叠而成的贴片，并打算将其推向市场，用于肩袖修复。该公司还想出了一种快速获得FDA批准的策略。DePuy在行业中寻找已获批准且具有类似特性的疗法——并找到了一种用于疝气修复的软组织增强贴片，该贴片由牛心组织制成。然后，公司科学家通过一种名为510k的简化程序寻求批准，声称巴迪拉克的猪支架与早期疗法具有许多相似之处。虽然牛产品没有再生特性，但如果DePuy能获得猪膀胱作为一种安全的软组织疝气修复方法的批准，医生就可以合法地将其超范围用于其他方面。
FDA提出了评估医疗器械的常规问题：它会致癌吗？它会引起不良炎症反应吗？您使用什么技术对其进行消毒？“他们有一系列针对医疗器械的标准核查清单，”巴迪拉克回忆说，“当我们告诉他们这种材料实际上会分解并被替换时，却没有相应的核查项。这是他们首次遇到此类情况。”
1999年，FDA批准该材料用于临床，很快全国各地的外科医生开始将其用于患者，修复肩袖、腹股沟疝和食管反流损伤，甚至诱导大脑外膜的再生。
第二年，巴迪拉克拜访了洛杉矶的一位外科医生，并有了一个启示，最终让他发现了ECM力量的真正来源。这位名叫约翰·板村（John Itamura）的医生在一名患者的肩部植入了ECM支架，八周后患者因不相关的问题需要手术。这种巧合使医生能够从肩部手术区域获得一个罕见的人体样本。活检显示支架如预期般消失了。但令人惊讶的是：在显微镜下观察，手术部位充满了活力。不同的细胞似乎正在该区域聚集，其过程类似于炎症反应。然而，这些新来的细胞并非预期的血细胞，而是完全不同寻常的物质。
起初，巴迪拉克感到困惑。他知道支架不可能是这种活动的来源，因为它早已分解。他意识到，原因必然是残留的产物——也许是潜伏在支架中等待释放的分子。
巴迪拉克仔细查阅了科学文献寻找答案。他很快发现，被称为“隐藏肽”（cryptic peptides）或“隐蛋白”（crypteins）的成分，可以解释ECM许多独特的现象。其他领域的研究人员此前已经发现，某些蛋白质在降解时会产生这些隐藏的肽，而这些肽具有强大的抗菌作用和重要的信号传导能力。“几乎所有人都认为细胞外基质仅仅是结构支持，让你能够站立、支撑重量并将事物连接在一起，”巴迪拉克说，“但现在我们知道，事实几乎恰恰相反。它主要是信号蛋白和存储在结构分子中的信息集合。”
巴迪拉克明白了招募过程，但他仍然无法弄清楚隐蛋白正在招募什么。他回到显微镜前，观察到成群的细胞汇聚在分解的ECM部位。从数量和特征上看，这些新来的细胞与肌肉、神经或血细胞截然不同。巴迪拉克很快怀疑这些被招募的细胞是干细胞，即能够发育成任何类型组织的全能细胞。
2003年，他通过实验证明了这一点：首先对小鼠进行X光照射，杀死其骨髓中所有干细胞，然后用荧光标记的干细胞重新填充骨髓。当他切除一段小鼠跟腱并添加ECM时，荧光干细胞大量涌入该区域。几个月后，其中一些被标记的细胞仍然存在——这暗示着它们中的一部分已经成熟为再生组织。
巴迪拉克发表的研究成果在快速发展的再生医学领域引起了轰动，他的专业声誉也因此蒸蒸日上。然而，对于外界来说，这位研究员在很大程度上仍然默默无闻，直到2007年，他与老朋友兼合作者艾伦·斯皮瓦克以及斯皮瓦克受伤的兄弟之间一系列奇特的巧合事件，才将他推向公众视野。斯皮瓦克曾与巴迪拉克合著过多篇论文，最终创立了一家名为ACell的公司，以销售他自己的特殊配方粉末。
于是，当时73岁的斯皮瓦克，得以治愈他的弟弟李。当李用一种他称之为“小精灵粉”的神秘粉末再生了指尖的消息传开，并且展示再生过程的生动图片传到编辑们的办公桌上时，媒体一片哗然。这些报道和照片激发了全世界截肢受害者（包括下士伊萨亚斯·埃尔南德斯）的想象力。
四年后，巴迪拉克每天仍会收到几封关于他神奇“小精灵粉”的电子邮件。斯皮瓦克未能分享太多的荣耀；他于2008年5月死于癌症。
现在，巴迪拉克的再生研究终于彻底走向主流，他又一次寻求突破治疗的极限——并回到了原点，为他超前的研究寻求资助。
巴迪拉克与塔夫茨大学的生物医学研究员大卫·卡普兰以及马萨诸塞大学洛厄尔分校的苏珊·布劳恩胡特合作，正在使用一种名为生物穹顶的装置，这是一种带有液体储存器的套管，包裹着被截肢的小鼠趾，使研究人员能够控制愈合环境。从某种意义上说，他试图让我们“重生”。通过添加生长因子、水和羊水等液体，以及改变电流，他和他的同事们正在复制人类胚胎中存在的条件——一个完美地促进干细胞转化为构成身体复杂组织的环境。
在哺乳动物肢体末端复制胚胎以使其再生的想法，被大多数同行评审员认为过于非传统。该项目目前仍未获得资金。但巴迪拉克并未因此却步。毕竟，他以前从未让怀疑阻止过自己。
