分享

生物材料诱导软组织功能性再生过程的免疫图谱

 健明 2022-07-06 发布于广东

文章信息

文章题目Tracing immune cells around biomaterials with spatial anchors during wound regeneration
发表:Biorxiv
日期:09 June 2022
链接:https://www./content/10.1101/2022.03.24.485669v6
作者:四川大学华西口腔医学院满毅教授团队(共同第一作者:杨阳硕士和朱宸佑博士 满毅教授 刘丽博士)

摘要

  • 创伤性毛囊新生(wound-induced hair follicle neogenesis,WIHN)是指成年哺乳动物大面积全层皮肤损伤(>1cm2)后,局限于新生皮肤中央区的罕见的毛囊新生现象。多组学技术提示大面积全层伤口中央具有局部适应性免疫细胞的聚集。
  • 该研究进一步利用细胞外基质材料植入实现了全层伤口愈合过程的毛囊再生,首次利用空间转录组技术在单细胞水平解析了细胞外基质材料周围的免疫空间图谱,证实了材料的适应性免疫系统激活效应。
  • 研究中使用多组学分析方法得到的信息可以为未来免疫调节性生物材料的设计提供参考,以促进伤口愈合过程的皮肤附属器官再生。

实验设计

重点采用小鼠探究愈合过程的免疫微环境空间异质性

  1. WIHN模型构建与免疫细胞空间异质性探究
  2. 细胞外基质材料植入与免疫图谱构建
  3. 材料对不同面积全层伤口愈合影响的探究

(一)

首先利用小鼠全层伤口模型发现诱导WIHN现象的伤口直径阈值(d=1.5cm)

Bulk RNA 测序提示大面积伤口组别适应性免疫系统的激活,其相关基因的表达与毛囊再生相关基因呈正相关。

空间转录组技术与单细胞测序的联合分析提示大面积伤口中央(未来产生毛囊的区域)存在乳头状成纤维细胞(Papillary fibroblast毛囊生长相关亚型)与适应性免疫细胞(T淋巴细胞,单核细胞、促炎性巨噬细胞)的共表达。

Cellchat细胞通讯互作分析也提示了适应性免疫细胞与乳头状成纤维细胞亚型活跃的细胞互作关系。

综上,第一部分的研究锚定了适应性免疫系统在WIHN模型毛囊发育激活中的重要作用。

(二)

细胞外基质材料是治疗皮肤严重损伤的有效治疗手段之一,课题组前期研究证实纤维直径为300nm的取向型细胞外基质材料[1,2]具有良好的促软组织角化效果。本研究证实在植入生物材料后,全层伤口在毛囊再生、伤口收缩、软组织角化方面具有显著的促进效果。

空间转录组技术与单细胞测序技术的联合分析提示植入材料周围具有乳头状成纤维细胞亚型的扩增,同时证实了材料募集适应性免疫细胞(T淋巴细胞,单核细胞,促炎性巨噬细胞)的能力。其中主要分布于材料组的先天性淋巴细胞(Innate lymphoid cell, ILC)同时表达适应性免疫系统调控与毛囊发育相关的基因,可能是材料诱导毛囊再生的关键群体。

细胞通讯分析提示材料组的适应性免疫细胞与毛囊前体细胞具有更活跃的细胞互作关系。

研究人员进一步发现在缺乏成熟T淋巴细胞的Rag2-/-免疫缺陷小鼠中,细胞外基质材料丧失了促毛囊再生的效应,进一步证实了适应性免疫系统在毛囊再生中的重要作用。

(三)

为了探究材料在不同面积全层伤口中是否有同样的促组织再生效果,研究人员进一步将材料植入了不同面积的全层软组织伤口,证实了材料在小面积伤口中同样具有良好的促毛囊再生效应。

多组学分析也证实了材料在小面积伤口同样具有良好的适应性免疫系统激活效应。

综上,本研究首次在单细胞精度构建了软组织功能修复阶段的免疫微环境图谱。在细胞外基质材料植入情况下,创面炎症期末、修复期初始的免疫微环境发生变化。多组学数据突出了T淋巴细胞、单核细胞和促炎性巨噬细胞与毛囊相关成纤维细胞的共定位与活跃的细胞交流,证实了材料激活的适应性免疫系统在毛囊发育启动方面的重要作用。


References:

  • [1] Wang C, Chu C, Zhao X, et al.The diameter factor of aligned membranes facilitates wound healing by promoting epithelialization in an immune way[J].Bioact Mater,2022, 11: 206-217.
  • [2] Hu C, Chu C, Liu L, et al.Dissecting the microenvironment around biosynthetic scaffolds in murine skin wound healing[J].Sci Adv,2021, 7 (22).

    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多