糖尿病足溃疡的非愈合组织被重新编程为多能干细胞

由Jonathan Garlick领导的塔夫茨大学牙科医学院和萨克勒生物医学研究生学院的研究人员首次证实，来自糖尿病足溃疡的皮肤细胞可以被重新编程，以获得胚胎样细胞的特性。这些诱导多能干细胞有一天可能被用于治疗慢性伤口。这项研究在印刷版之前在网上发表细胞重新编程。

该研究小组的第二项研究发表在伤口修复与再生发现一种叫做纤维连接蛋白的蛋白质与糖尿病细胞伤口愈合过程中的破坏有关足部溃疡。

“结果令人鼓舞。与从健康人体皮肤中提取的细胞不同，从未愈合的伤口中提取的细胞——比如糖尿病足溃疡——很难生长，也不能恢复正常的组织功能，”这两项研究的资深作者、波士顿塔夫茨大学牙科医学院的干细胞研究员乔纳森·加里克博士说。“通过将这些糖尿病伤口细胞推回到最早的胚胎发育阶段，我们已经将它们‘重启’到一个新的起点，希望使它们成为特定的细胞类型，可以治愈患有无法愈合伤口的患者的伤口。”

研究小组成功地将糖尿病伤口的细胞重新编程为胚胎样状态，并将其转化为对伤口愈合很重要的细胞类型。通过三个独立的标准，他们证实这些细胞已被重新编程为多能状态，这意味着它们可以变成各种不同的细胞类型，包括那些可以刺激伤口修复的细胞。

下一步，研究小组创建了3D工程组织，他们之前发现这些组织可以模拟慢性伤口的许多特征。他们使用这些3D组织来测试糖尿病足溃疡细胞的特性，发现糖尿病溃疡细胞被卡在一个不成熟的支架上，主要由一种叫做纤维连接蛋白的蛋白质组成，这种蛋白质可能会阻止伤口的正确闭合。纤维连接蛋白已被证明在其他糖尿病并发症中异常，如肾脏疾病，但这是首次将其与糖尿病足溃疡细胞直接联系起来的研究。

该研究的第一作者Anna Maione博士说:“由于缺乏逼真的伤口愈合模型，这些模型密切模仿细胞外基质的功能，细胞外基质是皮肤伤口修复的关键支架，因此对足部溃疡更有效疗法的开发受到了阻碍。伤口修复与再生她在萨克勒学院的细胞、分子和发育生物学博士学位研究和塔夫茨大学牙科医学院的博士后工作中进行了这项工作。“这项工作建立在我们2015年发表的论文基础上，该论文表明，糖尿病溃疡细胞具有基本缺陷，我们可以使用实验室培养的3D组织模型来模拟这些缺陷。这些模型将是测试新疗法的好方法，这些新疗法可以改善伤口愈合，防止治疗失败时可能导致的截肢。”

“3D模型至关重要，因为它将使我们能够进一步开展这些研究。现在我们已经证实，有可能对伤口细胞进行重新编程，使其处于发育的早期阶段，我们需要研究它们是否能变得更成熟细胞类型然后在我们的3D模型中研究它们，看看它们是否会促进慢性伤口的愈合，”Behzad Gerami-Naini博士说，他是细胞重编程研究的第一作者，也是塔夫茨大学牙科医学院的助理教授。

“这些发现推进了关于糖尿病足溃疡如何发展的普遍假设。最重要的是，我们重新编程这些细胞的能力为我们提供了新的治疗途径。最大的问题是——既然我们已经创造了诱导多能干细胞，我们现在可以把它变成许多对伤口愈合很重要的细胞类型——它们会比最初从无法愈合的伤口中提取的细胞更好地用于伤口愈合吗?”加里克问道，他也是萨克勒学院细胞、分子与发育生物学项目教员的一员。

超过2900万美国人患有糖尿病。糖尿病足溃疡是一种主要并发症，通常难以治疗。2014年国家糖尿病统计报告指出，2010年约有73000例非创伤性下肢截肢手术是在20岁或20岁以上的糖尿病患者中进行的，大约60%的非创伤性下肢截肢手术发生在糖尿病患者身上。

加里克在塔夫茨牙科学院的实验室在组织工程和干细胞生物学的交叉领域进行研究。加里克博士和他的同事们致力于培育模拟糖尿病患者的组织伤口从诱导多能干细胞通过重新编程成人细胞长成的皮肤会模仿一系列皮肤病，包括癌症和硬皮病。他们的目标是开发精确治疗的实验方法，可以再生和修复患病或受损的组织和器官。

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