發(fā)布日期：2018-09-27
通過在實驗室小鼠模型中將一種細胞類型（紅色：間充質(zhì)細胞）轉(zhuǎn)換成另一種（綠色：基底角質(zhì)形成細胞）在大面積潰瘍內(nèi)產(chǎn)生上皮細胞皮膚組織。圖片來源：Salk Institute
眾所周知，大面積的皮膚創(chuàng)傷，包括嚴重燒傷、褥瘡或糖尿病等慢性疾病導致的創(chuàng)傷會給患者帶來極大的痛苦，有時甚至會危及生命。當皮膚表面破裂時，構(gòu)成皮膚外層的上皮細胞會向傷口處遷移，以努力修復創(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研究所的科學家們開發(fā)了一種新技術，使修復大面積皮膚創(chuàng)傷的整形手術在未來或?qū)⒊蔀闅v史。新技術將細胞重編程為干細胞樣狀態(tài)，使開放性傷口的細胞直接轉(zhuǎn)化成新的皮膚細胞。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細胞類型的再生。這些知識不僅有助于開發(fā)加強皮膚修復的策略，還能用于指導其他人類病理學現(xiàn)象的活體再生治療，例如抵抗衰老造成的組織修復受損。”
皮膚潰瘍通常需要手術治療，將現(xiàn)有的皮膚移植到傷口處。然而當潰瘍面積太大時，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胞，在實驗中進行培養(yǎng)后再將它們移植回患者體內(nèi)。但是這種方法需要耗費大量的時間，甚至有可能使患者面臨生命危險，并且有時并沒有效果。
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，傷口愈合的關鍵步驟是基底角質(zhì)形成細胞向傷口的遷移或移植。這些干細胞樣細胞在充當不同類型皮膚細胞的前體。但是失去多層皮膚的大面積嚴重傷口不再有任何的基底角質(zhì)形成細胞，即使在這些傷口愈合時，這個區(qū)域繁殖的細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希望將其他細胞直接轉(zhuǎn)化為基底角質(zhì)形成細胞，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胞類型（炎癥細胞和角質(zhì)形成細胞）的多種蛋白質(zhì)水平，以弄清楚他們需要如何對細胞特性重編程。他們篩選了55個“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)形成細胞的特性當中。然后，通過對每種潛在重編程因子的試驗、試錯以及進一步實驗，他們最終將列表縮小到4種可以介導轉(zhuǎn)化基底角質(zhì)形成細胞的轉(zhuǎn)錄因子。
當該研究團隊用這4種因子局部治療小鼠的皮膚潰瘍時，患處在18天內(nèi)長出了健康的皮膚（上皮細胞）。隨著時間推移，上皮細胞擴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個月后，新生成的細胞在一系列分子遺傳和細胞試驗中與健康皮膚細胞表現(xiàn)相同。
圖片來源：《Nature》
研究人員正計劃進行更多的實驗以優(yōu)化該技術，并開始在其他潰瘍模型上進行測試。
Kurita說：“在臨床應用之前，我們必須對這項新技術的長期安全性進行更多研究，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
