Small：从干细胞到“迷你皮肤”，人类诱导多能干细胞成功培育出含毛囊、汗腺的皮肤类器官

来源：100医药网 2025-05-19 13:52

研究开发优化方案，利用人类诱导多能干细胞成功培育出含毛囊、皮脂腺、汗腺等结构的皮肤类器官，可用于研究皮肤发育、疾病建模和重建手术。

在日常生活中，皮肤受伤是常有的事。小伤口通常能很快愈合，但大面积的皮肤，如严重烧伤，却会给患者带来极大痛苦，也是重大的健康和经济负担。全球每年仅烧伤患者就超1亿人，目前治疗大面积烧伤的金标准 断层皮片移植，存在供皮区有限等问题；全层皮肤同种异体移植则面临排斥风险，只能临时使用。因此，利用恢复皮肤功能成为科研热点，其中人类诱导多能干细胞（hiPSCs）备受关注。

近期，发表于Small的一项研究Development of Physiologically Relevant Skin Organoids from Human Induced Pluripotent Stem Cells，在利用hiPSCs培育皮肤类器官（SKOs）方面取得了重要进展。

传统的皮肤治疗手段存在诸多局限性，hiPSCs的出现为解决这些问题带来了希望。它可由患者自身细胞诱导产生，能避免免疫排斥，且具有多向分化潜能，理论上能为皮肤修复提供无限的细胞来源。此前研究虽已成功将hiPSCs分化为角质形成细胞，但现有hiPSCs来源的皮肤替代品仍缺乏毛囊、汗腺等重要附属结构，无法完全模拟正常皮肤功能。

在这项研究中，科研人员使用了3种hiPSC系（C32、P111和P112）来培育SKOs。他们开发了一种优化的培养方案，并与现有方案对比，旨在探究不同hiPSC系来源的SKOs在发育和成熟过程中的差异。

图 1：本研究中从诱导多能干细胞（iPSC）生成皮肤类器官所用方案的示意图

从研究结果来看，优化方案成效显著。在SKOs的发育进程上，无论是现有方案还是优化方案，hiPSCs聚集体都会在6 - 12天左右发育成囊状结构。但优化方案下，SKOs在后续发育中表现更优，头部/尾部比例更高，且3种hiPSC系在该方案下的发育进程相似。而C32 hiPSC系在现有方案下无法形成极化结构，培养只能提前终止。通过对不同发育阶段的SKOs进行染色分析发现，在优化方案下，16天的SKOs已形成双层囊状结构，100天上皮层分层，120天出现终末分化的角质形成细胞，且在65天左右开始形成毛发基板，随后逐渐成熟为毛囊，这一过程与人类胚胎发育中毛囊的形成时间相符。同时，优化方案还减少了hiPSCs向软骨细胞谱系的分化，降低了生成软骨组织的比例。

图 2：使用优化和现有分化方案从不同细胞系生成人类诱导多能干细胞（hiPSCs）来源的皮肤类器官（SKOs）

图 3：在优化的分化方案中，皮肤类器官（SKOs）发育出分层的表皮和毛囊（HFs）

在毛囊诱导能力方面，优化方案同样表现出色。研究人员通过观察不同时间点SKOs上突出的毛发基板和毛囊数量来评估毛囊诱导水平。结果显示，在使用P111和P112 hiPSC系时，两种方案都能诱导产生含毛囊的SKOs，但在特定时间点，优化方案产生的毛发基板和毛囊数量明显更多。对于C32 hiPSC系，现有方案无法使其产生毛囊，而优化方案下78.6%的SKOs能够生长出毛囊。

图 4：优化的分化方案有助于增强人类诱导多能干细胞（hiPSCs）来源的皮肤类器官（SKOs）的毛发诱导能力

值得一提的是，利用优化方案培育的SKOs还实现了皮肤组织的多样化发展。在120天时，SKOs出现了色素沉着，经检测含有细胞，同时还产生了表达角蛋白20的默克尔细胞。此外，SKOs成功生成了外泌汗腺和皮脂腺，这意味着利用不同iPSC系成功构建出了含外泌汗腺的SKOs，为深入研究皮肤形态发生、模拟皮肤疾病和癌症奠定了基础。

这项研究开发的优化方案，成功利用hiPSCs培育出功能更完善的SKOs，不仅能形成毛发，还包含默克尔细胞、汗腺等重要结构。这一成果为研究人类皮肤发育、疾病建模和重建手术提供了重要平台，有望推动皮肤再生医学的发展，为皮肤创伤修复和相关疾病治疗带来新的希望。相信在未来，随着研究的不断深入，这些皮肤类器官将在临床治疗中发挥更大的作用，帮助更多皮肤疾病患者恢复健康。（100yiyao.com）

参考文献：

Shafiee A, Sun J, Ahmed IA, et al. Development of Physiologically Relevant Skin Organoids from Human Induced Pluripotent Stem Cells.Small. 2024;20(16):e2304879. doi:10.1002/smll.202304879

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