Nature子刊：活体中生成自体皮肤移植物，打开未来皮肤再生新篇章

优研智达（实验外包）项目启动于2015年，支持客户完成各种细胞生物学、细胞培养、分子生物学、免疫、电镜、动物试验、肿瘤相关及神经学相关的细胞和动物实验，并协助完成基金课题和论文编辑发表等工作。形成了从实验设计到实验实施、数据解读、文章/标书产出润色的一站式科研管理服务体系，为您科研之路保驾护航。

自体皮肤移植是治疗重度烧伤或其他皮肤缺陷的主要方法，但由于供体部位的限制，获取足够的皮肤移植物是一个重大挑战。此外，现有的人造皮肤替代品，如培养的表皮和重组皮肤，虽然在临床上取得了一定成功，但它们通常缺乏真皮层和皮肤附属器，无法完全复制自然皮肤的复杂结构和功能。这些替代品通常只能用于较浅的伤口，且在深部伤口治疗中的植入率不足，导致功能性和美观性结果较差。鉴于这些限制，2024年发表在Nature Communications杂志上名为“Skin graft with dermis and appendages generated in vivo by cell competition”的文章旨在通过利用多能干细胞（PSC）衍生的表皮和皮肤附属器，在p63敲除胚胎的真皮上生成完整的皮肤移植物。

主要的结果

p63基因敲除策略与PSCs的系统性嵌合体形成

研究者采用了CRISPR-Cas9基因编辑技术来制备p63基因敲除的胚胎。p63基因是表皮发育的关键调节因子，其敲除导致表面外胚层不能正常分化和分层。研究者设计了针对p63基因共有DNA结合域的gRNA，并利用电穿孔法将Cas9蛋白和gRNA复合体导入小鼠合子中，生成p63敲除胚胎。随后，将携带EGFP标记的多能干细胞注入这些胚胎，形成系统性嵌合体，以测试供体PSCs是否能够在胚胎发育过程中替代宿主的表皮细胞。

细胞竞争机制的探索与“生态位侵占”现象的提出

研究者观察到在p63敲除嵌合体中，供体PSC衍生的表皮细胞通过细胞竞争机制取代了宿主的表皮细胞。这一现象被称为“生态位侵占”，即供体PSC衍生的细胞通过与细胞外基质的粘附优势，取代了宿主的表皮细胞。为了验证这一假设，研究者通过单细胞RNA测序分析了p63敲除胚胎的表面外胚层残留（SER）和野生型胚胎的基底角质形成细胞，发现与半桥粒相关的基因在p63敲除的SER中表达下调，这可能是供体细胞取代宿主细胞的分子机制。

异体皮肤移植物的长期植入能力测试

研究者探索了由p63敲除嵌合体生成的皮肤移植物的长期植入能力。通过将半自体皮肤移植物移植到不同遗传背景的受体小鼠上，研究者发现这些移植物能够长期存活，表明表皮细胞的主要组织相容性复合体（MHC）匹配对于长期植入是足够的，而真皮细胞的MHC匹配则不必需。

半人源化皮肤的生成尝试

研究者尝试通过向p63敲除小鼠的羊膜腔注射人类角质形成细胞来生成半人源化皮肤。这种方法利用了生态位侵占的概念，即在胚胎发育过程中，人类细胞通过细胞竞争取代宿主的表皮细胞。通过在p63敲除小鼠胚胎的羊膜腔中注射人类角质形成细胞，研究者能够在宿主真皮上生成多层的人类皮肤结构，并观察到细胞分化的标志物表达。

主要结论

本研究通过在p63基因敲除小鼠胚胎的真皮上利用多能干细胞衍生的表皮细胞，成功生成了包含表皮和皮肤附肢的完整皮肤移植物。此外，研究还展示了通过将人类角质形成细胞注入p63基因敲除小鼠胚胎的羊膜腔来生成类人皮肤片段的方法。为解决皮肤移植物短缺问题提供了新的策略。

参考资料

Nagano H, Mizuno N, Sato H, Mizutani E, Yanagida A, Kano M, Kasai M, Yamamoto H, Watanabe M, Suchy F, Masaki H, Nakauchi H. Skin graft with dermis and appendages generated in vivo by cell competition. Nat Commun. 2024 Apr 29;15(1):3366. doi: 10.1038/s41467-024-47527-7. PMID: 38684678; PMCID: PMC11058811.