众所周知,提前准备的学生在考试中表现更好。现在看来,皮肤也可以做到这一点。
韩国研究团队证明,与其在受伤后匆忙修复,不如将一部分皮肤细胞预处理为"准备状态",使组织能够在受伤后立即启动快速有效的愈合过程。
这项由POSTECH(浦项科技大学)的崔世久(Sekyu Choi)教授领导的研究,与 Jong Kyoung Kim教授以及研究人员权敏俊(Minjun Kwak)、崔恩润(Eunjun Choi)、赵艺民(Yemin Jo)共同完成,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,揭示了皮肤表皮细胞的部分细胞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》上。
皮肤作为人体最外层的屏障,经常暴露在伤害中。虽然轻微伤口在健康个体中通常几天内就能愈合,但在老年患者或糖尿病等疾病患者中,愈合可能需要数月甚至完全无法愈合。为应对这一挑战,再生医学正越来越多地转向细胞重编程技术。
这一过程通常依赖于四种称为山中因子(Yamanaka factors)的蛋白质(Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc),它们可以将细胞逆转为类似胚胎的状态。然而,完全重编程的细胞有一个主要缺点: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。
该团队采用了更为克制的方法——他们称之为"温和倒带"。关键的是,他们选择性地将这种方法应用于一部分细胞。不是将所有细胞暴露于四种转录因子下,而是只针对有限数量的细胞——甚至这些细胞也没有完全重置,而是仅仅转变为略显年轻的状态。这种策略被称为"马赛克部分重编程",代表了一种刻意谨慎的双重干预,既限制了靶向细胞的数量,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,邻近的正常细胞、免疫细胞和更广泛的组织微环境也开始发生变化。这种协调反应是由关键信号通路的激活驱动的——包括PI3K-AKT、EGFR和HIF-1α——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,细胞在相互传递信号:"可能会有伤害——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,整体愈合加速。疤痕也减少了。值得注意的是,即使在糖尿病条件下(伤口愈合通常受损),也观察到了这些改善。
"这项研究首次表明,仅操纵一部分细胞就可以通过细胞间通信重塑整个皮肤组织的状态,"崔教授说。
"我们的发现不仅为针对糖尿病或老年患者慢性伤口的疗法奠定基础,也为抗衰老技术以及再生药物和生物材料的开发铺平道路。"
——第一作者权敏俊
该研究得到了人工芽基细胞再生生物治疗项目(科学技术信息通信部和保健福祉部)、优秀青年研究人员项目、基础研究项目、免疫机制控制技术开发项目以及难治性疾病ATLAS干细胞治疗开发项目(科学技术信息通信部)的支持。
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