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重大发现!3D生物打印与汗腺再生微环境
时间:2022-02-10 12:17:10  作者:lfy  来源:梅斯医学
再生医学网获悉,近期以来,科学家们针对汗腺再生微环境的研究取得了阶段性的进展。本篇文章着重探讨了来自3D生物打印微环境的生化因素和结构和机械线索的五种可能的调节机制,以及来自邻近细胞和血管微环境的最有希望的调节。
  汗腺虽然看似“不起眼”,但却是人体重要的器官,它是调节人体体温的“安全阀门”,对于维持人体机能的正常运行起到了至关重要的作用。但汗腺的再生能力却十分“弱小”,因此,汗腺一旦受到损害,就很难依靠自我的再生能力进行恢复。

  再生医学网获悉,近期以来,科学家们针对汗腺再生微环境的研究取得了阶段性的进展。本篇文章着重探讨了来自3D生物打印微环境的生化因素和结构和机械线索的五种可能的调节机制,以及来自邻近细胞和血管微环境的最有希望的调节。
  据悉,研究表明,诱导的SGC在不同程度的烧伤中表现出不同的修复效果,这表明SG再生的难度与其生态位的破坏密切相关。此外,调整组织的几何形状和结构对于指导SG分化和形态发生具有重要意义。因此,在体外重建SG生态位为诱导细胞分化和组织再生铺平了有效途径。
  3D生物打印技术通过对各种类型的生物墨水和细胞的时空控制来概括皮肤的高度组织化的组织几何形状,在提供准确和有组织的体外干细胞生态位刺激方面具有巨大潜力。
  3D生物打印生态位诱导ESC分化为SGC
  有研究表明3D生物打印生态位诱导ESC分化为SGC,培养2周后细胞分化效率达到>50%。
  细胞增殖、迁移和基因表达等细胞行为取决于生态位的几何形状,这会促进细胞骨架张力并提供细胞粘附。
  一般来说,制造微米级和纳米级分辨率的材料图案可以调节细胞命运,尽管很难在3D环境中精确地模拟ECM的微观结构。需要可以通过精确的几何控制和微图案设计来模拟真实结构线索的3D支架。
  3D打印支架的生化和结构线索协同指导MSC分化以促进功能性SG再生
  在研究潜在的分子机制时,通过蛋白质组学分析发现,胶原蛋白三螺旋重复蛋白1(CTHRC1)蛋白在SG发育过程中高表达,并作为3D支架中的生化因子;进一步的转录组学分析证明,3D结构因子通过上调Hmox1的表达,在BMSCs的分化过程中发挥着不可或缺的重要作用。基因本体功能分析表明,3D结构和可溶性因子通过激活参与SGs产生的BMP2的表达,协同启动腺体发育的GO项目和分支结构的发生。添加CTHRC1抗体拮抗生物墨水中的CTHRC1蛋白或通过抑制剂下调BMSC中Hmox1的表达会严重降低诱导作用。
  血管生态位和SG再生相关,血管系统的重建是皮肤移植后附件再生的先决条件
  在皮肤中,SG、毛囊、皮脂腺和白色脂肪在结构上相互关联,形成一个皮肤附着单元。毛囊和SGs具有相似的发育模式和诱导过程的事实,以及SGs被血管包围的观察结果表明,血管调节对于SGs的生态位至关重要。SGs分泌部分的解剖结构靠近血管,围绕几个SG单位的真皮微血管网络有利于出汗,但血管内皮细胞与SGCs之间的生物通讯机制尚不清楚。
  成纤维细胞、毛囊、皮脂腺和脂肪细胞与SG相邻,并通过分泌Wnt、BMP2、BMP4和其他生长因子来支持它们的形态和功能。
  ECM刚度的变化可以通过细胞粘附和细胞骨架传递到细胞核,然后诱导基因表达的交替
  疤痕首先改变了真皮成纤维细胞的组成,使邻近的SG细胞受损,导致缺乏诱导SG再生的信号。其次,由于大量胶原蛋白的积累导致ECM硬度的增加阻碍了SG导管的出芽和形成,SG导管需要深入真皮层并且对出汗很重要。最后,ECM刚度的增加不利于血管生成,这对SG再生也是有害的。
  用于再生医学的3D生物打印微环境的主要挑战包括如何结合协同线索以实现准确的细胞-基质信号传导,并同时提供一组异质的线索来概括原生微环境。例如,通过使用3D生物打印技术和ECM匀浆在体外模拟SG生态位以诱导SG再生,该研究证明了结构线索、生化因素和机械线索参与维持组织功能和驱动组织再生。
  研究还假设3D生物打印技术的简便性将允许创建血管和相邻细胞微环境,这些微环境可以稳健且适当地概括异质细胞微环境。
  所有这些关键要素通常被认为对于在体外成功再生功能齐全的器官至关重要,未来需要进一步探索其潜在机制。
  3D打印作为近年来最热门的新技术,自问世起就在各个领域得到了广泛应用。特别是在临床医学领域,3D生物打印技术更是为器官替换、关节置换提供了新的供源。对此,再生医学网表示,3D生物打印技术对于推动再生医学的发展起到了至关重要的作用。
关键字:3D打印,汗腺,再生医学
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