把皮肤、血管与免疫成分放在同一模型中

首尔大学(Seoul National University)和 Kangstem Biotech 的研究者在 Experimental & Molecular Medicine 报告了一种血管化皮肤复合类器官。团队分别获得皮肤和血管类器官,再在空气—液体界面条件下将其组合,研究表皮、真皮、血管和免疫细胞共同参与的炎症变化。

模型使用人诱导多能干细胞(human induced pluripotent stem cells,hiPSC)来源的组织,并加入健康供者脐带血单个核细胞。这样的模块化设计,使研究者能够比较缺少血管的皮肤类器官与含血管模型,也能从表皮侧接触过敏原,随后检测组织和药物反应。

血管结构与屏障成熟同步变化

与未加入血管类器官的对照相比,组合模型出现更明显的内皮和血管周细胞相关群体。组织学及免疫染色显示,分层表皮下方形成了成纤维细胞丰富的真皮,以及相互连接、带有管腔样结构的血管网络。

研究者还检测了表皮分化和屏障功能。血管化模型中,丝聚蛋白和兜甲蛋白等标志更明显;Lucifer Yellow 染料向表皮深部的渗透减少。这些结果将结构观察与屏障相关测量对应起来。

当前体系采用静态空气—液体界面培养,尚未形成具有持续血流的成熟动脉—静脉—毛细血管系统。研究也未明确观察到完整淋巴管样结构,因此模型提供的是局部血管组织及其相互作用的信息。

尘螨刺激引起屏障和炎症改变

加入免疫细胞后,研究者用尘螨提取物建立过敏炎症模型。处理后出现表皮增厚、丝聚蛋白下降及角质形成细胞应激标志 KRT16 升高,免疫细胞向上部真皮聚集。

转录组分析显示,模型中的炎症、角化和细胞因子相关过程发生变化。与公开的特应性皮炎患者皮肤转录组比较,模型呈现部分相近的 2 型炎症、上皮警报素和角质形成细胞应激特征。模型 RNA 测量每组为 3 个生物学重复,患者组织资料则来自独立公开数据。

培养液及组织检测进一步支持这些变化,包括 IL-4、IL-13、TSLP 和 CCL17 等介质的增加。研究通过组织形态、蛋白与基因表达等不同层次,描述过敏原暴露后的局部炎症反应。

两种药物改善屏障标志并抑制炎症

团队选择乌帕替尼和度普利尤单抗评价药理响应。前者抑制 JAK1,后者作用于 IL-4 受体 α 亚基;两者都用于特应性皮炎治疗,但在模型中通过不同的上游作用影响炎症信号。

两种处理均减轻尘螨相关的表皮增厚,提高 FLG、LOR、CLDN1 等屏障相关标志,并降低 TSLP 和 KRT16。药物处理后的 CD4 阳性 T 细胞在上部真皮中的聚集减少,STAT6 磷酸化及核内相关信号也下降。

浓度比较还呈现了不同的响应形态:乌帕替尼在一定范围内改善 FLG 表达,继续增加浓度后效果减弱,TARC 和 TSLP 出现回升;度普利尤单抗的部分指标则趋于饱和。模型因此能够同时观察药效方向及不同终点随处理条件变化的表现。

皮肤组装体中两种干预的免疫细胞浸润、炎症标志及 STAT6 信号比较。

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Upadacitinib 与 dupilumab 处理后的免疫浸润、炎症及 STAT6 信号变化。(Kim, Min-Ji, Lee, Seunghee, Kang, Kyung-Sun / Experimental & Molecular Medicine, 2026, Figure 8;CC BY 4.0)

模型可观察药效,慢性病程和个体差异尚待研究

研究中的屏障恢复和 STAT6 相关炎症抑制,与两种药物已知作用方向一致。药效与免疫浸润、细胞因子及组织形态一起测量,使这一体外模型能够用于研究抗炎干预在皮肤样组织中的作用。

作者同时指出,脐带血来源免疫细胞尚不能完整代表皮肤驻留免疫,模型也主要反映急性过敏原刺激。当前实验尚未覆盖患者间药物响应差异、反复发作和长期炎症记忆;这些是继续扩展模型时需要解决的具体问题。

来源与延伸阅读

  1. Vascularized human skin assembloids model compartmental skin organization and immune responsiveness in vitro. ↗