众所周知,提前准备的学生在考试中表现更好。现在看来,皮肤也能做到这一点。
与仅在受伤后仓促修复不同,韩国研究团队证明,将一部分皮肤细胞预处理为"准备状态",能使组织在受伤后立即启动快速有效的愈合过程。
这项研究由浦项科技大学(POSTECH,Pohang University of Science and Technology)的Sekyu Choi教授领导,Jong Kyoung Kim教授以及研究人员Minjun Kwak、Eunjun Choi、Yemin Jo共同参与,合作机构包括基础科学研究所、韩国天主教大学和华盛顿大学。研究揭示了皮肤表皮细胞的部分重编程如何重塑周围细胞和组织微环境,从而加速伤口愈合。研究结果发表在《自然·通讯》(Nature Communications)杂志上。
皮肤作为人体最外层的屏障,经常暴露在受伤风险中。在健康个体中,小伤口通常能在几天内愈合,但对于老年患者或糖尿病等疾病患者,愈合可能需要数月甚至完全无法愈合。为解决这一挑战,再生医学正越来越多地转向细胞重编程。
该过程通常依赖于被称为山中因子(Yamanaka factors)的四种蛋白质(Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc),这些因子能将细胞逆转至类似胚胎的状态。然而,完全重编程的细胞存在一个主要缺点:不受控制的生长和去分化,增加了肿瘤形成的风险,限制了临床应用。
与完全重编程不同,该团队采用了更为克制的方法——他们称之为"温和回溯"。关键在于,他们选择性地对一部分细胞应用这种方法。不是将所有细胞暴露于四种转录因子下,而是仅针对有限数量的细胞——即使这些细胞也没有被完全重置,只是被调整到略显年轻的状态。这种策略被称为"马赛克部分重编程"(mosaic partial reprogramming),是一种经过深思熟虑的谨慎干预,既限制了目标细胞的数量,又控制了重编程的程度。
在动物模型中,即使在没有受伤的情况下,皮肤也进入了"预再生模式"。不仅重编程的细胞,而且邻近的正常细胞、免疫细胞以及更广泛的组织微环境都开始发生变化。这种协调反应是由关键信号通路(包括PI3K-AKT、EGFR和HIF-1α)的激活驱动的,这些通路对细胞存活、生长和适应缺氧条件至关重要。实际上,细胞之间在相互传递信号:"可能要有受伤了——让我们做好准备。"
当随后引入伤口时,这些益处变得更加明显。新的上皮层形成得更快,血管生长和免疫反应得到更精确的调控,整体愈合速度加快。疤痕也减少了。值得注意的是,即使在糖尿病条件下(通常伤口愈合受损),也观察到了这些改善。
Choi教授表示:"这项研究首次表明,仅操纵一小部分细胞就能通过细胞间通信重塑整个皮肤组织的状态。"第一作者Minjun Kwak补充道:"我们的发现不仅可能为针对糖尿病或老年患者慢性伤口的疗法奠定基础,还可能为抗衰老技术以及再生药物和生物材料的开发铺平道路。"
该研究得到了人工芽基细胞再生生物治疗计划(科学与信息通信技术部和卫生福利部)、优秀青年研究人员计划、基础研究计划、免疫机制控制技术开发计划,以及基于ATLAS的难治性疾病干细胞治疗开发项目(科学与信息通信技术部)的支持。
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