本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
根据11月21日发表在《柳叶刀》上的一项研究,研究人员现在离使用源自干细胞的皮肤组织治疗烧伤患者又近了一步。
通过调整细胞在培养皿中的生长方式,法国巴黎附近干细胞治疗和单基因疾病探索研究所的一个科学家团队能够诱导人类胚胎干细胞发育成多层皮肤组织。该小组还将人类干细胞衍生的皮肤移植到五只小鼠的背部。外来组织至少生长了12周,这表明它至少可以作为一种安全的临时解决方案,直到患者自身的皮肤组织,即自体移植组织准备好为止。
支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保未来关于塑造我们当今世界的发现和想法的有影响力的故事。
烧伤的典型治疗方法是收集皮肤较低层(或基底层)中存在的皮肤干细胞,并在实验室中培养足够的干细胞以覆盖烧伤造成的损伤区域。这个过程至少需要三周的时间。在此期间,患者通常会接受尸体皮肤或半合成的细胞和胶原蛋白混合物,作者写道,这两种物质都可能引发受者免疫系统的快速排斥。当前系统的缺点——永久性皮肤的等待时间和与临时修复相关的排斥风险——可以通过使用人类胚胎干细胞衍生的皮肤细胞来克服。
为了开发一种从人类胚胎干细胞中制造皮肤细胞的系统,研究人员从威斯康星州麦迪逊市国家干细胞库的一个细胞系开始。这些干细胞系在培养皿中生长很长时间,而不会失去其多能性,即发育成体内任何类型细胞的能力。该团队将细胞放置在支架上,以便在它们开始生长层时,只有底层会与液体生长培养基接触。这种环境模拟了皮肤,其中底层暴露于组织,顶层暴露于空气。
制造皮肤细胞的诀窍是找到作者所说的“药物治疗”,其中包含正确的化学物质和蛋白质组合,并将细胞在此混合物中放置40天。在治疗期结束时,该小组获得了一种由多层组成的类似于人类皮肤并具有相同生物学特性的上皮细胞。
虽然40天的治疗时间比制造自体移植组织的过程要长,但由干细胞系制成的皮肤细胞可以预先批量生产并为不同的患者储存。作者能够冷冻皮肤细胞,然后在解冻后重新生长。
为了使干细胞衍生的皮肤储备成为治疗烧伤患者的可行选择,这些患者的免疫系统必须不能将该组织识别为外来物,从而试图排斥它。当作者检查他们的人工皮肤中存在的不同蛋白质时,他们发现只有非常少量的蛋白质会导致组织排斥。通常,如果这些位于细胞表面的蛋白质在供体和受体之间不相同,则该组织将被排斥。这种蛋白质的缺失是胚胎干细胞特有的。作者指出,来自流产胎儿的皮肤细胞也具有较低水平的这种表面蛋白质。
除了组织排斥外,人类胚胎干细胞用于细胞替代疗法的主要担忧是干细胞衍生的组织可能致癌。作者没有在移植的小鼠中观察到肿瘤的形成。在《柳叶刀》同一期对该文章的评论中,澳大利亚墨尔本彼得麦卡勒姆癌症中心上皮干细胞生物学实验室的霍尔格·施吕特和普里廷德·考尔写道,细胞的长期培养可能有助于降低小鼠形成肿瘤的可能性。
虽然人类胚胎干细胞衍生的皮肤细胞用于烧伤患者的临床研究仍在进行中,但施吕特和考尔写道,这项研究“是为患有大面积皮肤缺损的患者开发疗法的重要进展”。研究人员补充说,这些皮肤细胞最终还可以帮助患有大疱性表皮松解症的人,这是一种遗传性疾病,会导致皮肤在轻微受伤后起水泡。