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付小兵、黄沙团队:发现生物3D打印促进汗腺再生关键机制
来源:解放军总医院公众号 作者:杨思明 时间:2020-03-18

汗腺结构和功能重建是皮肤创烧伤后再生修复尚未解决的难题。难点之一是汗腺体积虽小却是一个完整的器官,上皮和间充质组织兼而有之,在严重创烧伤条件下皮肤原位的汗腺细胞已遭破坏,而愈合的组织内没有可以用来主导其重新生长的细胞;二是创烧伤组织内无法重现汗腺发育的微环境。

解放军总医院医学创新研究部付小兵院士、黄沙副研究员团队多年来针对上述两大难题开展了系列研究。在早期的研究中他们发现一种3D生物打印技术有利于汗腺结构的形成,并证明了表皮干细胞、骨髓间充质干细胞(BMSC)等在特定条件下能不同程度地向汗腺样细胞分化。但当时还没有解决汗腺再面临的细胞来源不理想、分化效率不高、关键机制不明等问题。

在国家自然科学基金项目等资助下,团队在汗腺再生及其关键机制研究方面取得新进展。研究成果以“生物3D打印基质微环境的生化及结构因素协同诱导MSC分化为功能性汗腺”为题,于2020年3月4日在线发表在国际知名期刊Science Advances《科学进展》上。

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小鼠只有足趾垫中才有汗腺,而其他部位的皮肤附属器只有毛囊或皮脂腺,说明汗腺生长和发挥功能的微环境特异性很强。研究组将足趾垫匀浆蛋白添加到生物墨水中,用其打印出含BMSC混合细胞的3D架构。在此基础上,发现3D架构内的BMSC可表达汗腺特异标志物,并在小鼠体内移植实验中证明诱导过的MSC具有汗腺功能。为了阐明微环境中哪些因素起了重要作用,研究组对足趾垫匀浆蛋白进行了蛋白组学分析,发现一个高水平表达的蛋白CTHRC1,同时转录组学分析显示3D结构因素促进了BMSC中Hmox1基因表达的上调,这两方面因素共同诱导BMSC中对于汗腺发生至关重要的Bmp2基因的表达。拮抗生物墨水中CTHRC1蛋白并抑制BMSC中Hmox1的表达可明显降低汗腺诱导效率。相关研究揭示了微环境与关键分子对于汗腺再生的重要性,为进一步实现汗腺再生提供了基础。

论文链接:

https://advances.sciencemag.org/content/6/10/eaaz1094。