Nature丨體內細胞重編程技術促進皮膚傷口癒合，或將替代人工植皮

撰文丨程然然

責編丨迦   漵

皮膚是人體最大的器官，維持著機體內環境的穩定，具有美觀、保護機體、調節體溫、感受壓力、疼痛和溫度等功能，能夠保護人體組織器官不受外界侵襲。隨著現代社會的發展和生活方式的轉變，人口老齡化加劇，人類疾病譜發生了顯著改變，創面難愈或不愈的發生率逐年增高。在世界範圍內，大約2％的人正在忍受慢性皮膚傷口的病痛，每年有30萬人因皮膚損傷而致死

【1】

。傷口癒合的關鍵在於周圍組織的角化細胞

（皮膚最外層的原始細胞）

移動至傷口處止住損傷，是一個非常複雜、由多種因素共同參與的過程，包括 炎症、增生和組織再塑等階段。儘管有許多新技術

（包括生長因子和皮膚替代物）

被廣泛用於促進傷口癒合，但在大多數情況下，現有治療方法能實現傷口癒合的百分比僅為50％～60％

【2,3】

。因此

需要一種更加簡單、而且比目前的植皮和昂貴的人造移植物更加有效的治療方法。

9月6日，美國索爾克生物研究所的

Juan Carlos Izpisua Belmonte

課題組在

Nature

發表了題為

In vivo reprogramming of wound-resident cells generates skin epithelial tissue

的研究，該研究通過將傷口內的細胞重編程為表皮細胞，可以治癒小鼠的傷口和潰瘍。

研究人員首先比較了人角化細胞

(human keratinocytes )

和原代人真皮成纖維細胞

(hDFs, human dermal fibroblasts)

的基因表達差異，找到可能參與細胞角化過程的55個轉錄因子

(TF, transcription factors)

和31個miRNAs。通過進一步驗證和篩選，終於確定了28個轉錄因子可以在體外誘導產生角化細胞樣的細胞，同時，通過3D類器官培養發現，這些細胞可以形成復層上皮，並將其命名為

28TF-iSEPs

(28TF-induced stratified epithelial progenitors)

。

為排除角化細胞受細胞分離過程污染的可能性，研究人員利用hADSCs

(human adipose-derived stromal cells, 脂肪間充質幹細胞 )

進行下一步研究。通過逆轉錄病毒來提高轉染效率並降低細胞毒性，並對28個轉錄因子進行排除冗餘篩選，發現

DNP63A

和

GRHL2

可以使hADSCs重編程類似28TF-iSEPs的細胞，

MYC

和

TFAP2A

可以加快重編程的過程，確定了重編程的最佳組合為：

DNP63A

、

GRHL2、TFAP2A

和

MYC

(簡稱

DGTM

因子)

。值得注意的是，這些體外誘導產生的上皮細胞角化程度不足，在基底上層細胞中表達角質素13而非角質素10。由於上皮細胞受周圍環境的影響，因此作者推測DGRM因子可能在體內更有效的誘導皮膚樣上皮組織的產生

【4】

。

為了驗證這種細胞重編程技術可以在體內將傷口結締組織的細胞轉變為新的上皮組織，研究人員通過手術誘導小鼠背部產生難以癒合的潰瘍，並利用基因型Krt14

cre

;LSL

tdTomato

的小鼠來觀察再生上皮。通過腺病毒系統將DGTM導入小鼠體內，18天內在傷口潰瘍處觀察到了上皮樣組織，28天後，組學分析發現這些新的上皮組織和傷口周圍的組織相似。並利用基因型Pdgfra

cre

;R26R

confetti

小鼠發現體內重編程的效率大約在0.1%

【5】

。為了研究DGTM中每個因子在重編程中的作用，研究人員檢測了不同組合的腺病毒，發現

DNP63A

在重編程過程中必不可少，而MYC在此過程是非必需的。研究還發現，

DGTM誘導產生的上皮細胞可維持在較長一段時間，能夠促進大面積傷口的癒合，並且和正常皮膚一樣可以抵抗外界環境的刺激。

為了評估這項技術是可以應用於臨床研究的，作者發現

DGTM-AAV對傷口創面的血管形成並無影響，而且可以用於治療舊的傷口，誘導產生的上皮組織面比新傷口誘導時產生要大

。作者還發現膠原凝膠可以提高AAV系統的效能和特異性，膠原凝膠和生物活性分子，如FGF2和Rock抑製劑，相結合可以加速傷口癒合的速度。體內重編程細胞的特徵分析發現，這些體內的iSEPs可以形成大的上皮囊腫並無惡性轉化的徵兆，他們表現的像具有高增值潛能的良性上皮細胞。

從臨床應用的角度來說，此項研究還需要進一步的改進和安全測試，但是這種利用細胞重編程技術將傷口結締組織的細胞轉變為角化細胞祖細胞的技術具有很大突破性，隨著技術的發展進步，有望用於人體皮膚損傷修復的再生治療，也可能用於治療其它組織損傷和器官損傷。

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