iPS细胞模仿胎儿无瘢痕愈合的实验研究

"无瘢痕愈合"是伤口愈合的最理想目标。多项研究提示，"胎儿无瘢痕愈合"很可能归因于大量胚胎干细胞的存在。但可供研究的胚胎干细胞的来源十分困难。源于逆分化技术的iPS细胞因其自身优势，以及酷似"胚胎干细胞"，为研究"无瘢痕愈合"带来极大帮助。本研究拟通过优化细胞逆分化方法，向表皮干细胞内转导相关基因来获得iPS细胞；将iPS细胞与透明质酸（HA）混合，移植于瘢痕动物模型中，模拟无瘢痕愈合。研究iPS细胞的免疫排斥性；观察其致肿瘤性；进行瘢痕动物模型中创伤愈合过程大体观察及组织学研究；并检测iPS细胞引起的瘢痕模型中细胞因子、生长因子、细胞外基质等表达的变化；探索iPS细胞用于瘢痕治疗的可行性。该研究如获得成功，将为瘢痕的治疗开辟新的途径，并为阐明"胎儿无瘢痕愈合"机制提供帮助。

本研究设计向表皮干细胞内转导相关基因并通过优化细胞逆分化的方法来获得iPS细胞；将iPS细胞与透明质酸（HA）混合，移植于瘢痕动物模型中，模拟无瘢痕愈合。研究iPS细胞的免疫排斥性；观察其致肿瘤性；进行瘢痕动物模型中创伤愈合过程大体观察及组织学研究；并检测iPS细胞引起的瘢痕模型中细胞因子、生长因子、细胞外基质等表达的变化；探索iPS细胞用于瘢痕治疗的可行性。但在研究中我们发现，iPS细胞的转化效率非常低，体外培养、维持细胞表型都较为困难；而相对于需要较多细胞数量来进行组织构建，并且需要多次重复的实验来说，iPS细胞来源受限。另外，由于iPS细胞类似胚胎干细胞，又因为具有多向分化能力，以及分化的不确定性，iPS细胞植入动物模型体内后，常导致皮下畸胎瘤形成而无法观察其对瘢痕愈合的影响。针对原设计方案中的问题，我们提出解决方法，即利用iPS细胞培养上清液 (iPS cell conditioned medium, iPSCM) 替代iPS细胞进行研究。.iPSCM作用体外培养的成纤维细胞后，我们发现a-SMA+细胞的表达率随作用时间延长而降低；作为对照组的DMEM细胞培养观察未发现此现象。我们在研究中还发现，iPSCM明显抑制2ng/ml的TGF-beta所引起的成纤维细胞a-SMA表达升高。向张力牵拉形成增生性瘢痕的动物模型中连续注射iPSCM后发现，瘢痕动物模型的瘢痕组织切片，a-SMA免疫组化阳性细胞染色数量比例相对注射DMEM的对照组明显降低；随着iPSCM作用时间的延长，该现象持续存在；同时PCNA免疫组化阳性细胞染色数量比例相比注射DMEM的对照组也显著降低;至瘢痕组织形成的第28天，注射iPSCM能明显抑制体内瘢痕成纤维细胞增殖。体内于体外研究结果同样显示，PI3K/Akt等炎症反应相关信号传导通路也能被iPSCM明显抑制。综上所述，iPSCM在促进组织再生抑制瘢痕纤维化以及局部炎症反应方面，具有类似iPS细胞的作用。