人外周血源性诱导多能干细胞构建组织工程皮肤的实验研究

Skin defects caused by deep burn, ulcer and so on, lead to scar formation and loss of skin structure such as sweat glands, sebaceous glands and hair follicles. Induced pluripotent stem cells (iPSCs）are a type of pluripotent stem cell that can be reprogrammed directly from adult cells. Our group and others have indicated that iPSCs can be differentiated into keratinocyte stem cells (KSC) and mesenchymal stem cells (MSC) . In this study, we will firstly generate clinical grade integration-free human iPS from peripheral blood cells by mRNA reprogramming. Furthermore, differentiation of iPS into KSC and MSC will be developed and evaluated. Finally, we will construct the tissue engineered skin with human iPS-derived KSC, MSC and acellular derm, to provide a new source for physiological regeneration of skin.

深度烧伤和溃疡等造成的皮肤缺损往往为瘢痕修复，缺乏完整的皮肤功能，尤其是缺乏毛囊、皮脂腺和汗腺等。组织工程皮肤为是创面修复提供了新途径，而种子细胞是组织工程皮肤的关键。诱导多能干细胞（iPSCs）是成体细胞重编程后、具有分化潜能细胞。本课题组及其他研究者证实iPSCs可向间充质干细胞(MSC)和角质干细胞（KSC）分化。本研究采用核糖核酸技术诱导外周血构建外周血源性iPSCs，研究其向KSC细胞和MSC分化作用，并探讨其与脱细胞真皮构建组织工程皮肤的可行性，旨在为实现皮肤生理性再生提供新方法。

烧伤所引起的皮肤缺损是人体最常见的体表创伤，缺损后自体往往很难恢复原有的形态和功能，尤其是当缺失面积较大时，通过植皮术来修复缺损创面就变得更加困难。而且在治疗中，取自体皮肤进行移植治疗，会造成供皮部位的额外损伤，增加感染概率；另外自体皮存在来源不足；使用同种异体皮肤移植和异种皮肤移植，存在来源有限、传播疾病、免疫排斥反应的缺点。为解决上述各种问题，应用种子细胞和支架材料在体外构建组织工程化皮肤，用于烧伤后皮肤损伤的修复乃至替换，将起到重要的作用。种子细胞对组织工程皮肤修复效果起着至关重要的作用。随着干细胞研究的不断深入，最新研究发现诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSC)具有与胚胎干细胞类似的特性，又不存在胚胎干细胞所面临的伦理问题，具有广阔的临床应用前景。iPSC的出现为研究皮肤生理性再生提供了一条新的途径。目前人iPSC供体细胞主要来源于皮肤成纤维细胞，需要组织活检、增加感染风险、体外扩增等繁琐过程，而且体外长期的扩增可能增加细胞突变风险，不利于在烧伤患者特别是大面积烧伤患者中应用。本研究采用人外周血单个核细胞作为细胞来源，成功将人外周血诱导为iPSC，由于外周血采样便捷、安全，不需要先体外扩增，大大缩短的诱导建成时间对患者的损伤小，诱导快速，有望成为iPSC的新供体细胞，也为大面积烧伤患者临床个体化治疗奠定了基础。本研究采用最新3D打印技术构建了丝纤维增强的海藻酸盐水凝胶3D打印材料，其具有良好的生物相容性，联合iPSC来源的MSC能明显加速创面愈合，为皮肤生再生提供一条新的途径。