Denne stamcellebaserede tilgang vil regenerere sår i sund hud

Personer med alvorlige forbrændinger, sengetager eller kroniske sygdomme som diabetes er i fare for at udvikle sår, der kaldes kutane sår, som kan strække sig gennem flere lag af huden.

Bortset fra at være ekstremt smertefuldt, kan disse sår føre til alvorlige, nogle gange døde, infektioner eller amputationer. Typisk behandles disse sår ved kirurgisk transplantation af eksisterende hud for at dække såret. Men når såret er specielt stort, kan det være udfordrende at podme nok hud. I sådanne tilfælde kan forskere isolere hudstamceller fra en patient, dyrke dem i laboratoriet og transplantere dem tilbage i patienten. Men proceduren er tidskrævende, risikabelt for patienten og ikke nødvendigvis effektiv.

De dramatisk stigende satser på diabetes alene understreger et presserende behov for at udvikle nye effektive metoder til behandling af kutane sår.

Mit laboratorium ved Salk Institut fokuserer på at udvikle stamcelle-baserede tilgange til "reprogrammer" celler fra den ene type til den anden med henblik på regenerativ medicin.

I en rapport i tidsskriftet Natur beskriver vi en ny teknik til direkte omdannelse af cellerne, som er naturligt til stede i et åbent sår i nye hudceller, ved at omprogrammere de sårede celler til en stamcellelignende tilstand, hvor cellerne vender tilbage til en tidligere mere fleksibel tilstand, hvorfra de kan udvikle sig til forskellige celletyper.

En postdoktorale forskningsassistent i mit laboratorium, Masakazu Kurita, der har en baggrund i plastikkirurgi, vidste, at et kritisk skridt i sårheling var migrering af stamcellerlignende celler kaldet basale keratinocytter - fra nærliggende ubeskadiget hud - til sår.

Basal keratinocytter er precursorer til mange forskellige typer af hudceller. Men store, alvorlige sår som kutane sår har ikke længere nogen basale keratinocytter. Da disse sår helbreder, er cellerne der multiplicerer i området - kendt som mesenchymale celler - primært involveret i at lukke såret og betændelsen, men de kan ikke genopbygge sund hud.

Vi ønskede at konvertere disse mesenkymceller til basale keratinocytter uden at tage dem ud af kroppen.

For at gøre det sammenlignede vi niveauerne af forskellige proteiner inde i de to celletyper - mesenkymceller og keratinocytter - for at finde ud af, hvad der skelnet dem og finde ud af, hvad vi skulle ændre for at omprogrammere en celletype ind i den anden.

Vi identificerede 55 proteiner, som vi kalder "omprogrammeringsfaktorer", der potentielt er involveret i at bestemme og opretholde den cellulære identitet af basale keratinocytter. Vi gennemførte yderligere forsøg på hver potentiel omprogrammeringsfaktor og indsnævret listen ned til fire faktorer, som ville transformere mesenkymceller til basale keratinocytter in vitro i petriskåle. Disse keratinocytter dannede derefter alle cellerne, der var til stede i sund ny hud.

Vi testede derefter kraften i disse fire faktorer til behandling af hudsår på mus. Bare 18 dage efter, at vi anvendte en topisk opløsning indeholdende disse fire faktorer direkte på sårene, så vi helbredelse ske. Disse fire faktorer omprogrammerede mesenkymcellerne i såret i keratinocytter, som derefter voksede ind i de mange celler, der udgør en sund hud, lukker og helbreder såret. Disse celler fortsatte med at vokse og slutte sig til den omgivende hud, selv i store sår. Da vi undersøgte musene tre måneder og seks måneder senere, så vi, at de nyligt genererede celler fungerede som en sund hud. Gnavere hud helbreder anderledes end menneskeskind, så der var ingen synlig arvæv, selv om det burde have været der.

Yderligere arbejde er nødvendigt for at sikre sikkerheden ved denne tilgang, især over en langt længere periode, men som en første test af konceptet er resultaterne meget lovende.

Vi er optimistiske, at vores tilgang repræsenterer et indledende principprincip for in vivo regenerering af et helt tredimensionelt væv, som huden, ikke kun individuelle celletyper. Ud over sårheling kan vores tilgang være nyttig til reparation af hudskader, modvirkning af aldringens virkninger og hjælper os til bedre at forstå hudkræft.

Denne artikel blev oprindeligt offentliggjort på The Conversation af Juan Carlos Izpisua Belmonte. Læs den oprindelige artikel her.