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研究人员发现生物3D打印促进汗腺再生关键机制

2020-03-18 10:34:01 来源: 科技日报-永利手机会员登陆 作者: 桂楷东

科技日报-永利手机会员登陆讯 近日,在国家自然科学基金项目等资助下,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。

据悉,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。

针对汗腺结构和功能重建这一皮肤创烧伤后再生修复尚未解决的难题开展了系列研究。付小兵院士、黄沙副研究员团队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。

据介绍,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。(资料源于:解放军总医院)

责任编辑: 陈龙
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