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愈合新技术:科学家在创伤处“变”出新皮肤

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-09-26  来源:科技部  浏览次数:139
核心提示:通过在实验室小鼠模型中将一种细胞类型(红色:间充质细胞)转换成另一种(绿色:基底角质形成细胞)在大面积溃疡内产生上皮细胞

 

通过在实验室小鼠模型中将一种细胞类型(红色:间充质细胞)转换成另一种(绿色:基底角质形成细胞)在大面积溃疡内产生上皮细胞皮肤组织。图片来源:Salk Institute

    众所周知,大面积的皮肤创伤,包括严重烧伤、褥疮或糖尿病等慢性疾病导致的创伤会给患者带来极大的痛苦,有时甚至会危及生命。当皮肤表面破裂时,构成皮肤外层的上皮细胞会向伤口处迁移,以努力修复创面并密闭伤口,但这种愈合过程在较大的伤口中会变得非常困难,尤其是对老年人而言。

    近日,来自美国Salk研究所的科学家们开发了一种新技术,使修复大面积皮肤创伤的整形手术在未来或将成为历史。新技术将细胞重编程为干细胞样状态,使开放性伤口的细胞直接转化成新的皮肤细胞。它可用于治愈皮肤损伤和抵抗衰老的影响,并帮助我们更好地理解皮肤癌症。该研究成果近期已发表在《Nature》杂志上。

    研究通讯作者Salk研究所的Juan Carlos Izpisua Belmonte教授说:“我们的观察结果初步证明了完整三维组织(比如皮肤)体内再生的可行性,而不仅仅是过去研究中那样单个细胞类型的再生。这些知识不仅有助于开发加强皮肤修复的策略,还能用于指导其他人类病理学现象的活体再生治疗,例如抵抗衰老造成的组织修复受损。”

    皮肤溃疡通常需要手术治疗,将现有的皮肤移植到伤口处。然而当溃疡面积太大时,外科医生就很难找到足够的皮肤。在这种情况下,研究人员会从患者身上分离出皮肤干细胞,在实验中进行培养后再将它们移植回患者体内。但是这种方法需要耗费大量的时间,甚至有可能使患者面临生命危险,并且有时并没有效果。

    拥有整形外科背景的Izpisua BelmonteSalk研究所的助理研究员Masakazu Kurita十分清楚,伤口愈合的关键步骤是基底角质形成细胞向伤口的迁移或移植。这些干细胞样细胞在充当不同类型皮肤细胞的前体。但是失去多层皮肤的大面积严重伤口不再有任何的基底角质形成细胞,即使在这些伤口愈合时,这个区域繁殖的细胞也主要参与到伤口闭合与炎症之中,而非健康皮肤的重建。

Izpisua BelmonteMasakazu Kurita 图片来源:Salk Institute

    Izpisua BelmonteKurita希望将其他细胞直接转化为基底角质形成细胞,而不需要将它们从体内取出。Kurita说:“我们已经开始在没有皮肤的地方生成皮肤。”

    研究人员首先比较了两种细胞类型(炎症细胞和角质形成细胞)的多种蛋白质水平,以弄清楚他们需要如何对细胞特性重编程。他们筛选了55个“重编程因子(蛋白质和RNA分子)”,这些因子很可能参与到定义基底角质形成细胞的特性当中。然后,通过对每种潜在重编程因子的试验、试错以及进一步实验,他们最终将列表缩小到4种可以介导转化基底角质形成细胞的转录因子。

    当该研究团队用这4种因子局部治疗小鼠的皮肤溃疡时,患处在18天内长出了健康的皮肤(上皮细胞)。随着时间推移,上皮细胞扩张并与周围皮肤连接起来,即使对大面积溃疡也是如此。在36个月后,新生成的细胞在一系列分子遗传和细胞试验中与健康皮肤细胞表现相同。

图片来源:《Nature

    研究人员正计划进行更多的实验以优化该技术,并开始在其他溃疡模型上进行测试。

    Kurita说:“在临床应用之前,我们必须对这项新技术的长期安全性进行更多研究,并尽可能地提高效率。”

原文:https://www.nature.com/articles/s41586-018-0477-4

 
 
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