皮肤作为抵御外部环境的重要保护屏障,在维持体内平衡方面起着关键作用(Takeo等人,2015年)。受伤后,会启动自然的修复过程;然而,在许多情况下,伤口愈合会导致疤痕形成和组织功能下降,而不是完全再生(Sorg等人,2017年;Takeo等人,2015年)。近期皮肤再生研究的进展集中在干细胞疗法、组织工程和基于生物材料的策略上,以开发创新的治疗方法(Chouhan等人,2019年;Kaur等人,2022年)。其中,干细胞因其抗炎特性、免疫调节能力和促进血管生成的能力而受到广泛关注,这些都有助于改善伤口愈合和组织恢复(Kanji和Das,2017年;Nourian Dehkordi等人,2019年)。
最近的研究探索了将组织工程技术与3D生物打印相结合,以优化干细胞移植,从而开发出干细胞-水凝胶复合疗法(Abadpour等人,2021年;Jang等人,2018年;Sorg等人,2017年)。尽管取得了这些进展,但在干细胞移植中使用的支架和生物材料引起的免疫排斥反应等挑战仍未解决(Liu等人,2018年;Salthouse等人,2023年)。此外,单细胞悬浮液的直接移植也存在多个局限性,包括较低的植入效率、细胞凋亡、免疫排斥和过度的炎症反应(Lukomska等人,2019年;Reekmans等人,2012年;Wei等人,2024年)。此外,向目标组织定向分化以及与周围微环境的适当整合仍然是重大障碍(Lukomska等人,2019年;Ventura等人,2021年)。移植细胞的短暂效果和有限的长期持久性进一步强调了需要改进策略以提高基于干细胞的治疗效果(Hoang等人,2022年)。
最近在脂肪来源的间充质干细胞(Ad-MSC)研究方面的进展转向了3D球形培养,以克服传统治疗方法的有限再生能力。这些3D模型显著提高了细胞存活率、旁分泌信号传导和ECM重塑,从而改善了皮肤再生和伤口愈合的结果(Jeong等人,2022年)。此外,将Ad-MSC球形体纳入可注射水凝胶中已被探索为一种策略,以促进生长因子的持续释放,加速上皮再生并减少纤维化(Bicer,2024年)。此外,富含Ad-MSC外泌体和分泌组的3D支架作为无细胞方法在皮肤组织工程中显示出前景,进一步优化了皮肤再生和疤痕减少(Santos等人,2015年)。
在间充质干细胞(MSCs)中,脂肪来源的间充质干细胞(Ad-MSCs)由于易于分离、高增殖能力和低免疫原性而成为再生医学的有希望的候选者(Hu和Athanasiou,2006年;Jo等人,2021年;Wang等人,2021年)。Ad-MSCs具有多向分化能力,可以生成角质形成细胞、真皮成纤维细胞和内皮细胞,这些都是皮肤再生所必需的(Jo等人,2021年;Laloze等人,2021年)。因此,Ad-MSCs作为皮肤再生的治疗手段具有巨大潜力。此外,据报道它们分泌多种细胞因子和生长因子,通过旁分泌和自分泌机制促进伤口愈合过程(Jia等人,2023年;Ong等人,2017年)。值得注意的是,血管内皮生长因子(VEGF)、转化生长因子-β1(TGF-β1)、成纤维细胞生长因子(FGF)和肝细胞生长因子(HGF)是Ad-MSCs分泌的关键因子,它们有助于促进血管生成、调节炎症和调控细胞外基质(ECM)重塑,所有这些都对有效的皮肤再生至关重要(Hoang等人,2020年;Nie等人,2020年;Rodríguez等人,2015年;Xue等人,2018年)。
本研究旨在支持Microblock(MiB)的开发,这是一种由Ad-MSCs生成的三维聚集体,作为皮肤再生治疗的候选生物再生方法。为此,我们对治疗效果、非临床安全性和与皮肤修复相关的分子特性进行了综合评估。MiB通过皮下或皮内途径给药,并在体内伤口模型中评估了其伤口愈合效果。同时,我们也进行了非临床安全性评估。我们的研究结果表明,MiB的伤口愈合效果与其表达的与皮肤再生相关的ECM结构蛋白有关。总体而言,本研究提供了临床前证据,从而支持MiB作为一种具有进一步临床开发潜力的三维治疗平台。