神奇因子能讓細胞逆生長，幫助人體長出新皮膚

出品：科普中國

製作：葉水送

監製：中國科學院計算機網路信息中心

在人類漫長的一生中，皮膚潰瘍、創傷似乎總伴隨我們左右，小到令人難受的口腔潰瘍，大到讓人痛苦不堪的糖尿病足，以及因火傷或燙傷等各種事故導致的皮膚瀰漫性損傷，它們始終是我們身上的痛。

或許很多人都還記得2011年的「安徽少女毀容案」，16歲的周岩被汽油燒傷30%的皮膚，她的不幸遭遇令人扼腕。雖然可以通過皮膚移植治療創傷，但如此大面積的燒傷，靠自體的皮膚移植並不可取，即使我們從患者身上取出相應的上皮細胞，在體外進行培養，再移植到患者身上，這也需花費漫長的時間，治療效果也比較有限，如免疫排斥或感染等因素導致皮膚移植不成功。而如果能夠利用自身的皮膚直接在皮膚上生產上皮皮膚，那麼因燒傷等因素導致的皮膚缺失，就有更好的治療方式了。

貝爾蒙特團隊取得細胞編程技術新突破

9月初，來自加利福尼亞州拉荷亞市的Salk研究所幹細胞學者胡安·卡洛斯·伊斯皮蘇阿·貝爾蒙特（Juan Carlos Izpisua Belmonte）領導的研究團隊利用細胞重編程技術將皮膚創口附近的細胞，重新變成新的皮膚細胞，從而治癒創口。相關研究發表在國際頂尖的學術期刊《自然》雜誌上。

貝爾蒙特和這項研究的第一作者、

索爾克研究所副研究員Masakazu Kurita

圖片來源：salk.edu

所謂的細胞重編程技術，就是讓已分化的細胞，如人的上皮皮膚重新恢復像胚胎細胞一樣的分化能力強的細胞，從而生成更多的皮膚上皮細胞。

事實上，利用幹細胞或細胞重編程技術來治療身體大範圍的皮膚創傷並不少見。早在2006年，日本京都大學幹細胞學者山中伸彌（Shinya Yamanaka）將4個細胞因子植入已分化的細胞中，使其重新恢復分化的能力，這種細胞後來被稱為誘導多能幹細胞（IPSc），2012年山中伸彌憑藉該技術獲得諾貝爾生理或醫學獎。2016年，日本有學者利用IPSc來生成皮膚系統，並在小鼠身上初步取得成功。

4種因子助力細胞「逆生長」

此次研究者幾乎是循著山中伸彌當年發現IPSc細胞的思路，尋找一種可能的方法——如何讓皮膚細胞重編程，從而再生皮膚。

讓皮膚細胞重編程研究的實際操作遠比文字描述要難得多，因為身體上的創口是由不同的細胞組成，且很多創口都有不同程度的炎症，炎症因子和炎症細胞在此聚集，形成了一個複雜的環境。如果讓皮膚細胞重編程，那麼首先得將不同的細胞區分開來。

研究者首先從創口的炎症細胞以及角質細胞中鑒定出55種不同的細胞因子，這些因子通常為RNA和蛋白質，是細胞基因表達、調控的重要參與者。細胞哪些基因該表達，哪些基因該保持沉默，都得靠它們的「指令」。

通過不同的排列組合，研究者最終從這些細胞因子中鑒定出4種因子，它們分別是DNP63A、GRHL2、FAP2A和MYC（統稱為DGTM因子），這四個因子是細胞轉化成角質層基底細胞的關鍵。當研究者利用這4種細胞因子處理小鼠創口細胞時，小鼠的創口竟長出了健康的上皮細胞，隨後這些健康細胞的皮膚細胞將創口彌合。

這項研究的通訊作者貝爾蒙特表示：「這項研究能夠證明在體細胞能在三維空間下進行重編程，而不是以前的僅由單個細胞在體外培養皿所顯示的那樣（具有全分化的能力）。它將不僅應用於皮膚創傷的治療，同時還將應用於其他在體細胞治療，如衰老、組織修復等」。

細胞因子能夠讓表皮細胞充分化，重新生成皮膚細胞

圖片來源：salk.edu

不過這項研究還只是前瞻性研究，暫未應用到臨床。如果需要解決這項技術的臨床應用，首先是需要確保安全，如在生成皮膚細胞的同時，不會成瘤；其次就是有效性，即DGTM因子能高效地讓皮膚細胞重編程，再生新的皮膚細胞，使之能夠在皮膚創傷患者群體中大規模地應用。希望不久的將來，這項技術能應用於臨床讓遭受皮膚缺失或潰瘍的患者遠離痛苦。

更多前沿技術有望造福更多病患

這一研究出自貝爾蒙特的實驗團隊，事實上，這也一點不令人驚奇。貝爾蒙特是一位非常出色的西班牙裔幹細胞學者，他也因從事的研究過於前衛而飽受社會批評，登上各大報刊的版面。

貝爾蒙特曾被稱為是科學界中的「惡魔」，因為他將人和豬的胚胎嵌合在一起，進行培育（嵌合的胚胎大部分為豬的胚胎，而人的胚胎則僅有極少部分）。至於他這樣做的目的是，生產可供人類進行器官移植的豬。

四周大的豬胚胎中植入了人的幹細胞。

圖片來源：Salk Institute

人豬嵌合胚胎的形成用以「生產」可供人類使用的豬器官

圖片來源：veganslounge.com

隨著老齡社會的到來，器官移植的需求非常龐大，因此人類將目光鎖定在豬身上，它們未來將是人類器官的主要來源，但前提是豬器官表面細胞因子能與人的匹配，否則豬的器官難以在人身上移植成功，人豬胚胎嵌合體是可行的方法之一，但該方法被很多倫理學家詬病，認為有違科學研究的倫理準則。

除此之外，貝爾蒙特還率先對人類的胚胎細胞進行基因修飾，以此「矯正」人類身上攜帶的致病基因。這項研究也開創了西方編輯人類胚胎的先河，好在這次肯定的聲音，遠多於批評的聲音，因為這種方法的確可以讓很多人免於因基因缺陷帶來的疾病困擾。

由此看來，貝爾蒙特天生就是一位不走尋常路的科學家。使用幹細胞治療皮膚僅僅只是他解決人類疾病的手段之一，此前他利用基因編輯技術修飾人類的先天缺陷，他的很多研究都是以臨床應用為導向。

但我們也應該有所警醒，並非所有的幹細胞療法都有效，例如近日來自幹細胞領域的三位權威學者抨擊目前市場上濫用間充質幹細胞治療疾病，基因編輯技術也並非萬能，它還存在諸多缺陷，編輯人類基因的位置不精準，此外還有倫理上的風險。只有像貝爾蒙特這樣出色的科學家不斷地去改進技術、探索技術的邊界，終有一天它們將能造福病患。

參考資料：

1.The alchemy of healing: Researchers turn open wounds into skin. Eurekalert.

2.The alchemy of healing: researchers turn open wounds into skin. Salk.

（本文中標明來源的圖片均已獲得授權）

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