创面修复还是毛发再生?引导干细胞做出正确命运选择的重要意义!

2024年3月8日,洛克菲勒大学的研究人员在国际顶尖学术期刊 Science 上发表了题为:Vitamin

A resolves lineage plasticity to orchestrate stem cell lineage choices (维生素A解决谱系可塑性问题以协调干细胞谱系选择)的研究论文。

该研究发现了维生素A的一个未知的全新作用——它可以决定干细胞的命运

以我们的皮肤破损为例,此时皮肤干细胞会加快分化以促进新生表皮生长。在这种紧急时刻,毛囊干细胞也会投身战场,暂时表达毛发和表皮两种干细胞的转录因子,以促进皮肤干细胞发挥伤口愈合效能。

研究人员通过小鼠实验证实了维生素A的代谢产物全反式维甲酸(atRA)的效果,发现其可以剂量依赖的方式和BMP和WNT信号协作。当皮肤受伤、屏障破损时,其允许创口处干细胞加快创面修复;在创伤已经修复完毕后,其作用促使毛囊生长出毛发。也就是说,我们可操纵皮肤或培养基中的维生素A的代谢物维A酸的可获得性,进而引导毛囊干细胞作用于伤口修复或毛发生成。

实际上,干细胞对创面修复的积极作用早已被医学研究者所关注。

以多发于糖尿病患者和老龄人群的慢性难愈性创面为例,其在临床上主要通过药物治疗、自体皮瓣移植和负压引流等手段治疗,但疗效并不显著,长期的医药费用对普通家庭而言是相当沉重的负担。

研究人员想到利用具有增殖能力和多向分化潜能的干细胞予以针对性治疗,寄希望于干细胞移植后对创面的高效修复。

干细胞移植的首选素来是间充质干细胞,其广泛存在于骨髓、羊水、脐带、脂肪等各类人体组织器官中,在特定诱导条件下可分化为血管内皮细胞、成纤维细胞、表皮细胞与脂肪细胞等。研究人员将自体间充质干细胞输注到慢性创面附近,发现局部细胞移植具有较好的成活率和较低的损耗率,直达创面更能缩短起效时间。而且,间充质干细胞还可通过旁分泌和免疫调节多重功能有效减轻炎症反应,为破溃皮肤表面创造良好微环境。

最重要的是,在创面修复的四个阶段——止血凝固期、炎症期、增殖期和成熟重塑期中,任何阶段都需要多种细胞因子和生长因子的协调,而间充质干细胞可以协助补足生长因子,如VEGF、血小板衍生因子和转化生长因子β等,有效缩短了创面愈合时间

内蒙古医科大学的研究团队针对不同脂肪组织来源干细胞源性外泌体(ADSC-Exos)开展研究,希望为深度创面修复提供理论依据。研究人员从正常皮下脂肪组织中分离出脂肪干细胞(ADSC),以差速离心法收集期外泌体,并将外泌体浓缩液应用于烧伤痂组织。实验表明,外泌体在没有活体细胞的情况下仍能发挥与母细胞相似的生理功能,且无免疫原性,应用安全可靠。并且,外泌体可表达差异蛋白,对创面修复、减少瘢痕过度增生、抗炎和机体免疫都有积极作用。

在皮肤损伤愈合的机理研究中,人们之所以更加青睐于ADSC,正是因为其可分化为脂肪细胞、肌肉细胞、成骨细胞、软骨细胞及血管内皮细胞,与皮肤修复的亲缘性最好

目前已知ADSC可以通过自分泌及旁分泌产出多种细胞因子,包括而不限于转化生长因子-β(Transfer growth factor-β)、肝细胞生长因子(Hepatocyte growth factor)、血管内皮生长因子(Vascular endothelial growth factor,VEGF)、碱性成纤维细胞生长因子(Basic fibroblast growth factor, bFGF)、基质细胞衍生因子-1(Stromal cell-derived factor-1, SDF-1)等。

人们还将目光投向干细胞与生物材料的联合应用上。

例如,将圆叶茅膏菜叶片分泌的水凝胶和干细胞联合使用以促进伤口愈合,或利用生物打印技术合成负载有一氧化氮的生物支架,可以促进细胞增殖迁移。这些技术不仅对创面愈合有较好疗效,在诸如糖尿病合并下肢难愈性溃疡等病症治疗中也可观察到较好的临床改善。

总结一下,利用维生素A可以引导干细胞作出对人体有益的命运选择,而干细胞自身对创伤愈合的积极效果也越来越受到研究人员的重视。对于慢性创面这一临床中常遇到的棘手问题,干细胞联合生物材料的组织工程学进展已经获得令人欣喜的成绩,并为更多细胞疗法开辟了道路。

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