皮肤如何开始:新的研究可以改善皮肤移植,以及更多
科罗拉多大学博尔德分校(University of Colorado Boulder)的研究人员发现了胚胎中皮肤开始发育的一个关键机制,揭示了先天性缺陷(如腭裂)的遗传根源,并为开发用于烧伤患者的更有功能的皮肤移植铺平了道路。
这篇论文的高级作者Rui Yi说:“这项研究从最早的阶段描绘了皮肤发育是如何开始的。细胞发育.
成千上万的人经历皮肤移植每年用于修复烧伤,出生缺陷或伤口。医学的进步,包括使用患者自身皮肤细胞生长新皮肤的干细胞疗法的出现,改善了皮肤移植。但替换皮肤往往缺乏毛囊、汗腺或神经末梢等重要特征。
“皮肤是一个极其复杂的系统,我们现在所做的再生甚至还远远不能复制它,”分子、细胞和发育生物学副教授Yi说。“我们的首要目标是有一天能够再生出功能齐全的皮肤,要做到这一点,我们必须从根本上知道一开始发生了什么。”
在这项研究中,Yi和博士后助理Xiying Fan使用最先进的基因组工具和DNA测序技术来观察小鼠胚胎祖细胞在协调形成皮肤时内部发生了什么。
这项研究的重点是一种转录因子,一种可以从基因组中读取遗传信息的蛋白质,被称为p63,主要存在于皮肤细胞中,长期以来一直被认为在皮肤形成中起着关键作用。先前的研究表明,出生时没有p63基因的小鼠没有皮肤,四肢畸形。携带p63基因突变的人通常有唇裂或其他牙齿和皮肤畸形。在成人中,p63功能的丧失与转移性癌症有关。
“我们很早就知道,这种转录因子可能对皮肤发育最重要。我们不知道的是它的作用。”
研究人员使用荧光标签照亮存在p63的细胞,并通过RNA测序来检查基因表达模式,研究人员检查了19天小鼠妊娠期的第9天至第13天的细胞,这段时间被认为是皮肤形成的时间。
他们发现P63负责开启至少520个基因,并点燃许多关键信号通路,包括“Wnt”通路(负责毛囊形成),“Eda”通路(对毛囊形成至关重要),汗腺以及“Notch”途径(负责促使干细胞分化为表皮)。
他们还发现,这一过程比之前认为的更早开始,并影响了控制皮肤和肢体形成的数千个基因组区域。
“我们的研究为p63在皮肤发育初期的关键作用提供了机制上的见解,并揭示了解释人类p63突变如何导致如此多皮肤病的分子基础,”Yi说。
他强调,这项研究是在小鼠身上进行的,还需要进一步使用人类细胞进行研究。
但是,如果得到重复,这一发现将有助于研究人员开发新的产前检查和皮肤相关出生缺陷的治疗方法。
这项研究还可以为哄成年人的方法的发展提供信息细胞表现得更像胚胎皮肤,生成功能齐全的皮肤。
他说:“你不再只是移植一块皮肤来覆盖你的身体,你可以让它再生,就像它第一次经历发育一样。”