类器官是当前生物医药研究的前沿2021-11-01 09:36:11
目前，汗腺的功能性修复是再生医学研究的热点及难点。在前期工作中，将骨髓间充质干细胞与汗腺细胞共培养，成功诱导其定向分化为汗腺样细胞。大面积烧伤及严重创伤患者由于创面瘢痕愈合导致汗腺结构损毁或导管堵塞，从而丧失了泌汗功能，严重影响了患者的生存质量，给患者的生理和心理带来了巨大的创伤。人体移植实验表明，这些诱导而来的汗腺样细胞不但可以促进创面内汗腺的结构修复，再生的汗腺还具备排汗功能。此外，采用CRISPR/dCas9技术上调EDA在骨髓间充质干细胞内的表达，在体外重编程其为汗腺样细胞，重编程而来的汗腺细胞在获得汗腺表型的同时，还能在体内促进小鼠创面的功能性修复。汗腺再生是一个复杂的生物学过程，由多种细胞、多种因子及细胞外基质组分共同参与。然而种子细胞获取困难，且缺乏允许汗腺生存的微环境是研究者面临的重要挑战。为解决这一难题，研究者开始探索新的治疗策略，如采用生长因子、基因治疗、干细胞移植及智能生物材料等。类器官是当前生物医药及组织工程研究的前沿领域。相较于采用干细胞移植促进皮肤附属器再生的传统方法，类器官技术在构建汗腺原基初级形态及基本功能的基础上，更加准确地模拟了胚胎时期汗腺的起始、延伸、发育及成熟过程。
如Klaka等采用悬滴培养法在体外构建类汗腺三维立体模型，高度模拟了汗液分泌的生理学过程；Liu等借助3D打印仿生技术构建具有自组装功能的类汗腺组织，模拟汗腺的自然发育进程；Diao等将分离获得的汗腺细胞与Matrigel进行混合培养，构建汗腺类器官，并成功实现了体内汗腺的修复与再生。但是此类方法均为采用汗腺组织细胞来构筑类器官，而大面积烧创伤患者的汗腺细胞获取困难，移植后不易存活，不利于开展大规模的临床应用。相比之下，表皮细胞来源广泛，容易获得，且与汗腺同属外胚层来源。因此，利用表皮细胞再生汗腺大大降低了跨谱系的难度，同时解决了种子细胞获取困难的问题。
以HaCaT细胞作为种子修复细胞，采用CRISPR/dCas9技术上调内源性EDA的表达，诱导其跨谱系重编程为汗腺样细胞，随后采用Matrigel作为主体支架与重编程而来的汗腺样细胞进行混合培养，在体外构建汗腺类器官。该汗腺类器官构建技术克服了传统二维平面培养的局限性，最大程度模拟了体内三维空间环境中细胞-细胞间、细胞-细胞外基质间的相互作用，为在三维立体空间内模拟汗腺的生理微环境，研究汗腺的发育、再生、疾病建模提供了基础。
此外，GFP阳性细胞在表皮层及其下方的真皮、皮下组织内均有分布。真皮及皮下组织内分布的GFP阳性细胞形成管腺状结构，并且表达汗腺相关蛋白（如CK18、α-SMA等），表明汗腺类器官不但参与了创面的再上皮化，还能促进汗腺组织学结构的修复与再生。同时碘-淀粉实验结果进一步提示，汗腺类器官移植能够促进创面的功能性修复，再生的汗腺具有发汗功能。
因此，利用谱系重编程结合类器官三维培养技术构建工程化的汗腺类器官具有可行性，为实现汗腺再生、解决皮肤的功能性修复问题提供了新的思路。实现了裸鼠体内汗腺再生，但该体系能否稳定地保持遗传学特性，汗腺功能能否长期高标准的维持仍需进一步研究。此外，进一步优化体外培养环境，使用组织工程皮肤等仿生程度更高的生物材料替代Matrigel进行汗腺类器官培养，是今后值得探讨的问题。
出自《体外构建工程化汗腺类器官的初步研究》作者陈润开，付小兵，孙晓艳。
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