Denne stamcellerbaserte tilnærmingen vil regenerere sår i sunn hud

Personer med alvorlige forbrenninger, bedsores eller kroniske sykdommer som diabetes er i fare for å utvikle sår som kalles kutane sår, som kan strekke seg gjennom flere lag av huden.

Bortsett fra å være ekstremt smertefullt, kan disse sårene føre til alvorlige, noen ganger dødelige, infeksjoner eller amputasjoner. Vanligvis behandles disse sårene ved kirurgisk transplantasjon av eksisterende hud for å dekke såret. Men når såret er spesielt stort, kan det være utfordrende å graft nok hud. I slike tilfeller kan forskere isolere hudstamceller fra en pasient, vokse dem i laboratoriet og transplantere dem tilbake i pasienten. Men prosedyren er tidkrevende, risikabelt for pasienten, og ikke nødvendigvis effektiv.

Den dramatisk økende frekvensen av diabetes alene understreker et presserende behov for å utvikle nye, effektive metoder for behandling av kutane sår.

Mitt laboratorium ved Salk-instituttet fokuserer på å utvikle stamcellebaserte tilnærminger til å "omprogramme" celler fra en type til en annen med det formål å regenerere medisin.

I en rapport i journalen Natur, beskriver vi en ny teknikk for å konvertere cellene naturlig til stede i et åpent sår i nye hudceller ved å omprogrammere de sårede cellene til en stamcellelignende tilstand, hvor celler går tilbake til en tidligere, mer fleksibel tilstand som de kan utvikle seg til forskjellige celletyper.

En postdoktorforsker i laboratoriet, Masakazu Kurita, som har bakgrunn i plastikkirurgi, visste at et kritisk skritt i sårheling var migrasjonen av stamcellelignende celler kalt basale keratinocytter - fra nærliggende, ubeskadiget hud - til sår.

Basal keratinocytter er forløpere til mange forskjellige typer hudceller. Men store, alvorlige sår som kutane sår har ikke lenger noen basale keratinocytter. Dessuten, som disse sårene heler, er cellene som multipliserer i området, kjent som mesenkymceller, involvert primært i å lukke såret og betennelsen, men de kan ikke gjenoppbygge sunn hud.

Vi ønsket å konvertere disse mesenkymceller til basale keratinocytter, uten å ha tatt dem ut av kroppen.

For å gjøre det, sammenlignet vi nivåene av forskjellige proteiner i de to celletyperne - mesenkymceller og keratinocytter - for å finne ut hva som skildret dem og finne ut hva vi trenger for å endre for å omprogrammere en celletype inn i den andre.

Vi identifiserte 55 proteiner, som vi kaller "omprogrammeringsfaktorer", som potensielt er involvert i å bestemme og vedlikeholde den cellulære identiteten til basale keratinocytter. Vi gjennomførte ytterligere eksperimenter på hver potensiell omprogrammeringsfaktor og innsnevret listen ned til fire faktorer som ville transformere mesenkymceller til basale keratinocytter in vitro i petriskål. Disse keratinocyttene dannet da alle cellene som er tilstede i frisk ny hud.

Vi testet deretter kraften i disse fire faktorene for å behandle hudsår på mus. Bare 18 dager etter at vi brukte en aktuell løsning som inneholder disse fire faktorene direkte på sårene, så vi helbredelse skje. Disse fire faktorene omprogrammerte mesenkymceller i såret i keratinocytter som deretter vokste inn i de mange celletyper som utgjør sunn hud, lukker og helbreder såret. Disse cellene fortsatte å vokse og bli med i den omkringliggende huden, selv i store sår. Da vi studerte musene tre måneder og seks måneder senere, så vi at de nylig genererte cellene fungerte som en frisk hud. Gnag hud skiller seg annerledes fra menneskelig hud, så det var ikke synlig arrvev, selv om det burde vært der.

Ytterligere arbeid er nødvendig for å sikre sikkerheten til denne tilnærmingen, spesielt over en mye lengre periode, men som en innledende test av konseptet, er resultatene svært lovende.

Vi er optimistiske at vår tilnærming representerer et første prinsipp for in vivo regenerering av et helt tredimensjonalt vev, som huden, ikke bare individuelle celletyper. I tillegg til sårheling, kan vår tilnærming være nyttig for å reparere hudskader, motvirke effektene av aldring, og hjelpe oss med å bedre forstå hudkreft.

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på The Conversation av Juan Carlos Izpisua Belmonte. Les den opprinnelige artikkelen her.