Science发布再生医学重大突破

　　

生物通报道  来自约翰霍普金斯大学和Kennedy Krieger研究所的研究人员报告称，他们证实当与支持它们的生物“支架”配对使用时，一些一直与过敏症有关联的免疫系统细胞也可以引导小鼠肌肉创伤愈合。

这一发表在4月15日《科学》（Science）杂志上的研究成果，进一步证明了免疫系统不仅在对抗感染性疾病和其他疾病中起重要作用，对于推动损伤后的愈合也至关重要。它们还表明，如果设计与免疫细胞“搭档”，所谓的生物材料支架可以更有效地促进愈合。

约翰霍普金斯大学医学院眼科学和生物医学工程学教授Jennifer Elisseeff博士说：“在以往的研究中，我们看到了对移植到不同的组织或环境中的同一生物材料产生的不同免疫系统反应，这让我们对生物材料激发免疫系统来促进再生的机制产生了兴趣。尽管我们仍有很多的地方需要了解，这项研究向着设计出一些材料来引起一种有益的免疫反应迈出了一步。”

Elisseeff研究小组设计出了一些由胶原等材料构成的生物可降解支架，通过为机体自身的干细胞提供一个锚定位点，让它们发挥作用，这些支架已在促进受损组织愈合方面显示出前景。Elisseeff说，然而在过去的几年里，其他一些研究小组已发现了一些证据表明，这样的支架还能够激发免疫细胞的治疗活性。

为了更多地了解参与反应的免疫细胞，随后研究生Kaitlyn Sadtler博士与Elisseeff实验室的其他研究人员以及一些癌症免疫学专家一起展开了合作。他们采用手术切除了小鼠的部分大腿肌肉，植入已知在动物体内会促进愈合的一些支架，一周后，相比没有支架的损伤处，植入支架的损伤部位具有更多的白血细胞，其中许多的细胞正在大量生成一种化学信号：白介素-4（IL-4）, IL-4通常是由所谓的2型辅助T细胞所产生。

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为了了解这些细胞的作用，研究小组对缺乏T细胞的转基因小鼠进行了同样的操作，发现和正常小鼠一样，这些小鼠的创伤部位没有提高白介素的生成及增强愈合。进一步的调查结果揭示，2型辅助T细胞的作用之一是激活和训练损伤部位其他类型的免疫细胞——巨噬细胞。“T细胞告诉巨噬细胞如何行动，使得它们成为促再生巨噬细胞，”Sadtler说。

以往的一些研究表明巨噬细胞具有几个关键的治疗作用：清除死细胞或受损细胞及其他碎片，招募及支持再生组织的成体干细胞，导致构建新的血管为这一区域的新组织提供燃料。但在支架中2型辅助T细胞发挥的这一关键作用却令人感到惊讶，Elisseeff说：这些细胞可帮助抵御蛔虫，但在已开发的世界中，它们通常与触发“坏”的免疫反应，例如过敏有关。“看到这一信号通路产生了一些有用的东西真有趣。”

Elisseeff指出，对于免疫细胞如何响应可用作为支架的各种类型生物材料，还有许多地方需要了解——这是她的研究小组将继续调查的一个领域。

约翰霍普金斯大学Kimmel癌症中心肿瘤学教授、Bloomberg~Kimmel癌症免疫治疗研究所主任Drew Pardoll博士说：“这项研究第一次证实了T细胞在介导组织再生过程中起重要作用。我预测它将被视为一个转折点，将再生免疫学从一个概念转变为一个认真研究的领域。它为开发全新的策略来显著推动组织再生打开了大门。”

在脊椎动物中，激活先天免疫是对损伤的早期应答，这一过程很可能与再生程序有关。然而，此前人们还不清楚先天免疫对再生程序的调控机制。加州大学旧金山分校的科学家们揭示了肌肉修复与先天免疫之间的联系。他们在小鼠中发现，肌肉修复需要免疫细胞与一类祖细胞共同作用，文章发表在2013年的Cell杂志上（Cell揭开先天免疫与肌肉再生的关联）。

蝾螈具有再生完整肢体的惊人能力，科学家们发现，蝾螈的免疫系统是其再生能力的关键，免疫信号能够增强蝾螈脊髓、脑组织甚至部分心脏的再生能力。文章于2013年5月发表在美国国家科学院院刊PNAS杂志上（PNAS：免疫系统是再生的关键 ）。

根据圣路易斯华盛顿大学医学院在小鼠中开展的一项研究表明，心脏拥有自己的免疫细胞库，能够在损伤后帮助心脏愈合。当心脏受伤时的大多数时候，这些有益的免疫细胞被来自骨髓的免疫细胞所取代，它们聚集于心脏并引发炎症，这会导致进一步损伤。在这两种情况下，这些免疫细胞，不论它们居住在心脏还是从骨髓而来，都被称为巨噬细胞。虽然它们共有一个名字，但是它们起源于哪里，似乎决定了它们对受损心脏是有益还是有害。这一研究结果发表在2014年11月的PNAS杂志上（PNAS：心脏自身免疫细胞助其愈合 ）。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Developing a pro-regenerative biomaterial scaffold microenvironment requires T helper 2 cells

Immune-mediated tissue regeneration driven by a biomaterial scaffold is emerging as an innovative regenerative strategy to repair damaged tissues. We investigated how biomaterial scaffolds shape the immune microenvironment in traumatic muscle wounds to improve tissue regeneration. The scaffolds induced a pro-regenerative response, characterized by an mTOR/Rictor-dependent T helper 2 pathway that guides interleukin-4–dependent macrophage polarization, which is critical for functional muscle recovery. Manipulating the adaptive immune system using biomaterials engineering may support the development of therapies that promote both systemic and local pro-regenerative immune responses, ultimately stimulating tissue repair.