北京協和醫院研發皮膚類器官加速凍傷無瘢痕愈合

凍傷久不愈合不僅會導致瘢痕形成，嚴重的皮膚凍傷患者需要截肢，甚至繼發惡性腫瘤，如何加速愈合凍傷傷口仍然是臨床難點。

北京協和醫院臨床醫學研究所冷泠教授帶領團隊研發出一種可顯著加速傷口愈合、減少凍傷后早期炎癥的“藥物”。該“藥物”由人誘導性多能干細胞衍生的皮膚類器官結合水凝膠構建而成。這一研究成果近日發表在《蛋白質與細胞》上。

低溫寒冷侵襲所導致的損傷稱為凍傷，凍傷是寒冷季節、從事低溫下作業人員的常見急癥。目前，常用的治療辦法仍以傳統的涂抹藥膏為主。相比普通的皮膚損傷，凍傷造成的損傷更加復雜、更難愈合，因此預防、早期診斷和積極治療至關重要。在過去的二十年里，干細胞療法在促進傷口快速愈合和表皮再生方面引起研究者的廣泛關注，但采用干細胞療法仍無法做到無瘢痕傷口愈合。

隨著干細胞研究領域的發展，類器官的研究也在不斷推進。類器官的形成過程，簡單來說，就像是在實驗室里“種植”出一個人體器官的迷你版。主要步驟包括準備“種子”“土壤”和“肥料”，一切準備就緒后，進行播種并培育。“種子”就是干細胞；“土壤”指的是適合干細胞生長和分化的環境，通常包括一個3D支架（如基質膠等）；“肥料”則是促進干細胞生長和分化的生長因子。將準備好的干細胞“播種”到3D支架上，這些干細胞會在支架上開始生長和自組裝，研究人員添加各種生長因子，來模擬體內細胞生長的環境，之后干細胞開始分化，形成不同類型的細胞，并按照特定的空間結構排列，最終形成“迷你版”的功能性仿真器官——類器官。

為了研究凍傷愈合的機制，研究者首先構建了凍傷小鼠模型，建立了小鼠皮膚全層凍傷過程的單細胞轉錄組圖譜，結合病理學分析發現了導致凍傷難愈合和病理性瘢痕的機制。接下來，研究團隊利用人誘導多能干細胞培養出具有表皮及毛囊附屬器、真皮及脂肪和神經系統的全層皮膚類器官，對二級凍傷進行針對性治療。

研究發現，移植皮膚類器官可以顯著加速凍傷皮膚的傷口愈合。病理分析顯示，炎癥和血管損傷明顯改善，皮膚類器官移植促進了受凍傷影響的皮膚組織中膠原蛋白表達的快速恢復。研究者還發現，與未接受治療的皮膚組織相比，接受皮膚類器官移植1天的皮膚組織中包括單核細胞、巨噬細胞和朗格罕斯細胞在內的免疫細胞比例有所降低，表明類器官治療可以調節由于損傷組織中炎癥細胞的反復激活而引起的過度炎癥反應，從而抑制凍傷瘢痕的形成。

明膠水凝膠包被皮膚類器官顯著加速凍傷創面無瘢痕愈合。北京協和醫院臨床醫學研究所冷泠教授團隊供圖

冷泠教授表示，類器官在促進凍傷相關損傷的逆轉和皮膚功能的恢復領域具有廣泛前景，本研究為由凍傷甚至其他難愈性損傷引起的瘢痕和皮膚功能障礙患者提供了新的潛在治療可能。