發(fā)布日期：2018-09-27
通過在實(shí)驗(yàn)室小鼠模型中將一種細(xì)胞類型（紅色：間充質(zhì)細(xì)胞）轉(zhuǎn)換成另一種（綠色：基底角質(zhì)形成細(xì)胞）在大面積潰瘍內(nèi)產(chǎn)生上皮細(xì)胞皮膚組織。圖片來源：Salk Institute
眾所周知，大面積的皮膚創(chuàng)傷，包括嚴(yán)重?zé)齻?、褥瘡或糖尿病等慢性疾病?dǎo)致的創(chuàng)傷會給患者帶來極大的痛苦，有時(shí)甚至?xí)＜吧?。?dāng)皮膚表面破裂時(shí)，構(gòu)成皮膚外層的上皮細(xì)胞會向傷口處遷移，以努力修復(fù)創(chuàng)面并密閉傷口，但這種愈合過程在較大的傷口中會變得非常困難，尤其是對老年人而言。
近日，來自美國Salk研究所的科學(xué)家們開發(fā)了一種新技術(shù)，使修復(fù)大面積皮膚創(chuàng)傷的整形手術(shù)在未來或?qū)⒊蔀闅v史。新技術(shù)將細(xì)胞重編程為干細(xì)胞樣狀態(tài)，使開放性傷口的細(xì)胞直接轉(zhuǎn)化成新的皮膚細(xì)胞。它可用于治愈皮膚損傷和抵抗衰老的影響，并幫助我們更好地理解皮膚癌癥。該研究成果近期已發(fā)表在《Nature》雜志上。
研究通訊作者Salk研究所的Juan Carlos Izpisua Belmonte教授說：“我們的觀察結(jié)果初步證明了完整三維組織（比如皮膚）體內(nèi)再生的可行性，而不僅僅是過去研究中那樣單個(gè)細(xì)胞類型的再生。這些知識不僅有助于開發(fā)加強(qiáng)皮膚修復(fù)的策略，還能用于指導(dǎo)其他人類病理學(xué)現(xiàn)象的活體再生治療，例如抵抗衰老造成的組織修復(fù)受損。”
皮膚潰瘍通常需要手術(shù)治療，將現(xiàn)有的皮膚移植到傷口處。然而當(dāng)潰瘍面積太大時(shí)，外科醫(yī)生就很難找到足夠的皮膚。在這種情況下，研究人員會從患者身上分離出皮膚干細(xì)胞，在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行培養(yǎng)后再將它們移植回患者體內(nèi)。但是這種方法需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，甚至有可能使患者面臨生命危險(xiǎn)，并且有時(shí)并沒有效果。
擁有整形外科背景的Izpisua Belmonte和Salk研究所的助理研究員Masakazu Kurita十分清楚，傷口愈合的關(guān)鍵步驟是基底角質(zhì)形成細(xì)胞向傷口的遷移或移植。這些干細(xì)胞樣細(xì)胞在充當(dāng)不同類型皮膚細(xì)胞的前體。但是失去多層皮膚的大面積嚴(yán)重傷口不再有任何的基底角質(zhì)形成細(xì)胞，即使在這些傷口愈合時(shí)，這個(gè)區(qū)域繁殖的細(xì)胞也主要參與到傷口閉合與炎癥之中，而非健康皮膚的重建。
Izpisua Belmonte和Kurita希望將其他細(xì)胞直接轉(zhuǎn)化為基底角質(zhì)形成細(xì)胞，而不需要將它們從體內(nèi)取出。Kurita說：“我們已經(jīng)開始在沒有皮膚的地方生成皮膚。”
研究人員首先比較了兩種細(xì)胞類型（炎癥細(xì)胞和角質(zhì)形成細(xì)胞）的多種蛋白質(zhì)水平，以弄清楚他們需要如何對細(xì)胞特性重編程。他們篩選了55個(gè)“重編程因子（蛋白質(zhì)和RNA分子）”，這些因子很可能參與到定義基底角質(zhì)形成細(xì)胞的特性當(dāng)中。然后，通過對每種潛在重編程因子的試驗(yàn)、試錯(cuò)以及進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，他們最終將列表縮小到4種可以介導(dǎo)轉(zhuǎn)化基底角質(zhì)形成細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄因子。
當(dāng)該研究團(tuán)隊(duì)用這4種因子局部治療小鼠的皮膚潰瘍時(shí)，患處在18天內(nèi)長出了健康的皮膚（上皮細(xì)胞）。隨著時(shí)間推移，上皮細(xì)胞擴(kuò)張并與周圍皮膚連接起來，即使對大面積潰瘍也是如此。在3至6個(gè)月后，新生成的細(xì)胞在一系列分子遺傳和細(xì)胞試驗(yàn)中與健康皮膚細(xì)胞表現(xiàn)相同。
圖片來源：《Nature》
研究人員正計(jì)劃進(jìn)行更多的實(shí)驗(yàn)以優(yōu)化該技術(shù)，并開始在其他潰瘍模型上進(jìn)行測試。
Kurita說：“在臨床應(yīng)用之前，我們必須對這項(xiàng)新技術(shù)的長期安全性進(jìn)行更多研究，并盡可能地提高效率。”
原文：https://www.nature.com/articles/s41586-018-0477-4
來源：科技部
