综述：器官纤维化的新希望：直接成纤维细胞重编程

为解决器官纤维化治疗难题，深圳大学第二附属医院研究人员开展直接成纤维细胞重编程研究，发现其可减少纤维化并促进组织再生，为纤维化疾病治疗提供新思路。

　　

在人体的修复机制中，纤维化是一个常见却又棘手的问题。当身体遭受慢性炎症或严重创伤时，纤维化就像一个失控的修复程序启动了。在正常的组织修复过程中，成纤维细胞（Fibroblasts）原本是维持细胞外基质（ECM）网络稳定的 “小能手”，帮助组织恢复基本结构。可一旦修复过程失去控制，成纤维细胞就会 “叛变”，不断增殖并分泌大量的细胞外基质，导致纤维化的发生，就像给原本有序的组织结构里塞进了过多杂乱的 “填充物”，严重影响器官功能。比如心脏纤维化会影响心脏的正常跳动，肝脏纤维化会损害肝脏的代谢和解毒功能。

传统的细胞重编程方法，如诱导多能干细胞（iPSCs）技术，虽然有着巨大的潜力，但存在诸如异常分化、致瘤性以及移植创伤等风险，就像带着 “双刃剑”，在带来希望的同时也伴随着危险。因此，寻找一种更安全、有效的治疗器官纤维化的方法迫在眉睫。

深圳大学第二附属医院再生医学实验室等机构的研究人员开展了关于直接成纤维细胞重编程（Direct fibroblast reprogramming）的研究。他们发现，直接重编程能够将成纤维细胞直接转化为其他所需的细胞类型，有望在减少纤维化的同时促进组织再生，为治疗器官纤维化带来了新的曙光。该研究成果发表在《Journal of Translational Medicine》期刊上。

研究人员在研究中用到了多种关键技术方法。单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）技术用于揭示不同成纤维细胞亚群的转录组特征，帮助分析重编程效率低的原因；CRISPRa（CRISPR-based gene activation）技术可精确激活内源性基因位点，促进细胞重编程；还有各种细胞重编程技术，如通过转录因子（TFs）、微小 RNA（miRNAs）等介导的重编程，探索不同细胞之间的转化机制。

直接成纤维细胞重编程在不同器官的应用及抗纤维化效果

在心脏方面，成年哺乳动物心肌细胞再生能力有限，心脏纤维化成为一大难题。研究发现，将心脏成纤维细胞（CFs）在体内重编程为诱导心肌细胞（iCMs），可实现抗纤维化和心脏再生。2010 年，Ieda 等人首次证实特定转录因子鸡尾酒（GATA4、MEF2c 和 TBX5，即 GMT）能使小鼠心脏成纤维细胞在体外重编程为心肌样细胞。后续研究不断优化，如 Inagawa 等人设计的逆转录病毒 GMT 多顺反子构建体提高了体内重编程效率；Zhou 等人开发的新型转录因子鸡尾酒能在急性和慢性心肌梗死模型中使心脏成纤维细胞重编程为诱导心肌细胞，减轻心脏纤维化。此外，miRNAs、小分子等也可介导心脏成纤维细胞重编程，且有研究解决了非纤维化心脏成纤维细胞是否会在体内发生转化的担忧。不过，心脏成纤维细胞和肌成纤维细胞在维持心脏完整性方面有重要作用，直接心脏重编程的安全性仍需深入评估。

在肝脏方面，慢性炎症疾病会导致肝细胞受损，引发肝纤维化，肌成纤维细胞是肝纤维化的关键介导者。研究人员利用腺相关病毒（AAV）将特定转录因子输送到肌成纤维细胞，使其重编程为诱导肝细胞（iHeps），有效治疗了肝纤维化，改善了肝功能，但在改善肝硬化方面还需进一步优化。同时，也有研究发现一些小分子组合在体外可高效将成纤维细胞转化为诱导肝细胞，其体内效果有待评估。

在皮肤方面，皮肤损伤常引发纤维化修复和疤痕形成。研究表明，将成纤维细胞或肌成纤维细胞重编程为角质形成细胞、真皮乳头细胞（DPCs）、脂肪细胞等，有望实现无疤痕愈合。例如，通过输送特定转录因子可使皮肤成纤维细胞在体内转化为角质形成细胞；化学药物可将成纤维细胞重编程为真皮乳头细胞，促进毛发再生并减轻皮肤疤痕形成；特定信号可使肌成纤维细胞在体内重编程为脂肪细胞，减少疤痕。但由于皮肤结构复杂，不同重编程策略产生的皮肤细胞的抗纤维化效果还需进一步验证。

在骨骼肌方面，损伤和肌肉营养不良会导致骨骼肌纤维化。研究发现，将成纤维细胞重编程为肌肉细胞，能减轻骨骼肌纤维化并促进肌肉再生。如过表达特定转录因子可使成纤维细胞在体外转化为诱导肌肉细胞或诱导肌肉祖细胞（iMPCs），将这些细胞移植到患病小鼠体内，可增加肌纤维数量，为治疗骨骼肌纤维化提供了新方向。

纤维化机制对重编程的影响

TGF-β 信号通路是驱动纤维化起始的主要信号通路。抑制 TGF-β 信号通路可促进成纤维细胞重编程，因为该通路会抑制心肌重编程相关基因，还会通过调节一些转录因子影响成纤维细胞向其他细胞的转化。细胞外基质（ECM）相关机械信号通路中，纤维化的 ECM 硬度增加，激活的 Hippo 通路和 Rho/ROCKs 通路会阻碍心脏和神经元重编程，而抑制这些通路或软化 ECM 可促进重编程。炎症信号方面，炎症细胞因子可促进纤维化，抗炎可通过抑制促纤维化通路增强成纤维细胞的转化，但炎症信号在人类成纤维细胞重编程中的作用机制还需进一步研究。在代谢调节上，纤维化过程中细胞代谢发生改变，如从氧化磷酸化（OxPhos）转变为糖酵解，而直接重编程为诱导心肌细胞则涉及代谢从糖酵解回到氧化磷酸化的转变，降低氧化应激水平可促进成纤维细胞重编程。

介导直接重编程的新方法

当前的重编程因子存在效率低、不可控和潜在基因整合等问题。小分子作为非病毒策略，具有成本效益高、易于获取等优势，可通过调节信号转导和表观遗传修饰介导重编程，虽然面临一些挑战，但创新的递送系统有望解决这些问题。CRISPRa 技术可精确激活内源性基因表达，在细胞重编程中展现出潜力，但目前其递送存在困难，且安全性有待进一步研究。修饰的 mRNA（modRNA）可消除基因整合风险，提高重编程效率，与水凝胶递送系统结合可进一步提高其治疗潜力，但仍面临成本高、制造困难和寿命短等问题。

体内直接成纤维细胞重编程面临的挑战

成纤维细胞群体高度异质性，纤维化组织中的成纤维细胞包含多个转录组不同的亚群，部分亚群会降低重编程效率。利用单细胞 RNA 测序等单细胞多组学技术，可揭示不同亚群特征，筛选出高重编程效率的亚群。同时，衰老的成纤维细胞会在慢性纤维化区域积累，分泌促纤维化因子抑制重编程，且直接重编程的细胞会保留起始细胞的衰老特征。采用 Senolytics 疗法或部分重编程等抗衰老方法，与直接重编程相结合，有望克服细胞衰老障碍，实现高质量的组织再生。

这项研究意义重大，它不仅为器官纤维化的治疗提供了新的策略和潜在靶点，还为组织再生医学开辟了新的研究方向。尽管目前还面临一些挑战，但随着技术的不断进步和研究的深入，直接成纤维细胞重编程有望在未来成为治疗器官纤维化的有效手段，为众多患者带来新的希望。