基于Cthrc1蛋白诱导骨髓间充质干细胞特化的汗腺再生研究

Sweat glands are of great significance for perspiration function of skin. However, a large area of skin damage after burn or trauma can cause numbers of sweat gland cells destroyed, coupled with perspiration dysfunction, which severely affect the quality of patients' life, and even cause life-threatening. Thus the study of sweat gland regeneration has great clinical needs. Current research focuses on the use of stem cell plasticity and sweat glands contained tissue-engineered skin transplantation for sweat gland reconstruction. Although they achieved some success, there are still limitations in efficiency and time. This project aims to find out a way to induce sweat gland regeneration accurately and provide a new clinical strategy. Based on previous study, we tried to demonstrate the feasibility of sweat gland specific extracellular factor Cthrc1 inducing MSC differentiation into sweat gland; screen the optimal induced factor and establish optimal induced system for clinical sweat gland regeneration ; explore the molecular mechanism of MSC transdifferentiation into sweat gland through transcriptome sequencing and GO analysis.

正常皮肤汗腺的排汗功能作用显著，但当烧创伤等导致皮肤大面积损伤时，创面区域汗腺细胞大量损毁后难以再生导致排汗功能障碍，严重影响到患者预后生活质量，甚至威胁生命安全。因此汗腺功能性重建具有极大的临床需求。目前汗腺再生研究集中于利用成体干细胞及其可塑性重建汗腺，以及含汗腺组织工程皮肤替代物移植等途径。虽取得一定效果，但仍存在诱导效率不高及时间长等不足。本项目旨在探寻一种体外精准诱导汗腺再生的方法，为临床汗腺功能性重建提供新策略。在前期研究基础上，本项目拟证明汗腺特异微环境蛋白Cthrc1体外诱导骨髓间充质干细胞精确转分化为汗腺的可行性；筛选最佳诱导条件并建立诱导MSC转分化为汗腺样细胞的技术体系用于临床；通过转录组测序和GO分析阐明Cthrc1蛋白诱导MSC精准转分化为汗腺的分子机制。

在项目执行期间，课题组基本按照项目计划书的研究方案和研究计划执行，顺利完成了计划书的研究内容，并在原有的研究内容基础上有所扩展。既利用生物3D打印技术建立可精准调控MSC定向分化为汗腺细胞的诱导体系并阐明CTHRC1和3D环境在其中的分子机制，研发了新的生物墨水。项目在研期间的重要发现包括：（1）生物3D打印基质微环境通过生化信号（CTHRC1）及结构信号（Hmox1）协同诱导汗腺再生；（2）基于海藻酸盐-明胶的生物墨水性质及其对细胞迁移增殖和分化等生物学行为的影响。以上研究达到了本项目设立的建立最佳汗腺诱导体系，并阐明CTHRC1在其中的作用以及MSC向汗腺转分化过程中的分子机制。为利用3D微环境诱导干细胞分化的再生理论转化至临床应用提供经验。本项目研究成果发表了SCI论文12篇。