Adv Mater | 东南大学张薇/陈佳林团队多组学解析蚕丝蛋白对干细胞功能调节和组织再生修复的效应和机制

2023-05-16 10:25:44, 椰子

iNature

中国作为最早缫丝养蚕的国家，孕育的蚕丝文化源远流长。随着科技的进步及多学科的交叉融合，蚕丝的应用已不局限于传统的纺织领域，其在组织工程和再生医学领域亦展现出巨大潜力。然而，蚕丝材料的内在生化信号通常被忽视，其对细胞功能和组织再生的整体影响仍有待阐明，特别是在高通量分子水平上。

2023年3月13日，东南大学医学院张薇/陈佳林团队在Advanced Materials在线发表题为“Silk fibroin and sericin differentially potentiate the paracrine and regenerative functions of stem cells through multiomics analysis”的研究论文，该研究首次采用多组学测序全面解析了蚕丝蛋白介导的细胞响应及分子机制，在深入的高通量分子水平上揭示蚕丝材料-干细胞相互作用，为蚕丝材料在组织工程和干细胞治疗领域的应用提供更加全面的见解。

因蚕丝具有生物相容性高、力学性能优异、降解性可控等优势，各型蚕丝功能支架已被设计用于多种组织的再生修复，展现出优越的临床转化潜力和广阔的临床应用前景。然而，既往研究主要聚焦于蚕丝材料的生物物理信号对细胞行为和组织再生的作用，而忽略了其固有的生化信号的影响，这阻碍了蚕丝材料的进一步临床转化。

蚕丝材料本质上是由氨基酸等化学分子组成，理论上能够提供生化信号来影响细胞行为和功能，进而调控组织修复再生过程。从化学组成上来看，蚕丝主要由核心的丝素蛋白（SF，70–75%）和外周包裹的丝胶蛋白（SS，25–30%）组成。近年来，多种组学技术的发展使全面解析蚕丝材料固有生化信号介导的组织细胞响应及其深层机制成为可能。

SF和SS通过增强旁分泌信号促进皮肤再生示意图（图源Advanced Materials ）

研究团队通过多组学测序解析了SF和SS介导的细胞响应，发现SF和SS分别通过Integrin/PI3K/Akt和糖酵解信号通路显著增强间充质干细胞（MSCs）的旁分泌功能。这些功能涉及细胞外基质沉积、血管生成和免疫调控等组织再生关键过程。研究团队进一步在体内外验证了SF和SS介导的旁分泌信号可通过调节皮肤微环境中多种常驻细胞（包括成纤维细胞、内皮细胞和巨噬细胞）的行为和功能，有效促进皮肤再生。其中，SF展现出优越的免疫调控功能，是一种更具潜力的、可用于皮肤等多种组织修复再生的MSCs载体材料。

研究团队首次通过多组学测序全面揭示了SF和SS对MSCs的生物过程和信号通路的影响，进而明确了二者介导的主要细胞响应及机制，这将直接指导未来具有组织特异性修复能力的功能化蚕丝支架的设计。此外，本研究对于SF和SS在组织修复中的安全性、有效性考量，亦有助于加快蚕丝材料走向临床，为多种组织的再生修复提供新策略。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202210517

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