上皮组织是保护身体外部皮肤和内部腔洞的衬里,它们自我修复的能力很重要。
众所周知,受伤的上皮细胞能够自我修复,这要归功于剩余的细胞开始集体迁移,以封闭裂口。被称为领导细胞的特殊迁移细胞产生于受损的上皮细胞,促进上皮细胞迁移。然而,目前尚不清楚上皮细胞中的哪些分子和信号使它们成为迁移的领导者,以及一些受伤的细胞如何发展出领导者行为,而另一些则没有。
这项研究由CRUK和Wellcome信托基金资助,并发表在《Science》杂志上[2月11日]。研究发现,当上皮细胞受损时,损伤激活一个分子程序,将细胞转变为迁移的领袖细胞,从而使缺口可以迅速修复。同样的分子程序也确保当缺口关闭时,这些高度迁移的细胞被移除,从而使组织恢复正常的上皮组织结构。
利用一个伤口的简化模型,在体外抓伤上皮薄片以损伤单层上皮,研究人员发现了使领导细胞出现的分子信号。
研究发现,损伤后,上皮间隙边缘的细胞会提高p53和p21,这表明损伤触发了迁移程序。一旦缺口被修复,leader细胞就会被邻近的健康上皮细胞从人群中清除。伤口损伤的细胞能够导致伤口闭合,但随后被处死以维持正常上皮形态的功能组织。
Eugenia piddini是英国布里斯托尔大学细胞生物学教授研究员和威康信托基金会细胞和分子医学学院(CMM)高级研究员,也是这项工作的首席高级作者,他说:“我们的发现提高了我们对细胞修复组织的机制的理解,并可用于开发加速伤口愈合的系统。”
p53在上皮细胞修复中起着两个关键作用。它开始leader驱动的上皮细胞闭合,一旦上皮细胞被修复,p53诱导leader细胞清除。”
布里斯托尔大学CMM研究助理、第一作者之一的Giulia pilia博士补充说:“集体迁移在其他领域很重要,例如在癌症中,一组细胞从原发肿瘤聚集到一起形成转移。知道我们在伤口模型中发现的蛋白质是否在这种情况下发挥作用是很重要的,这样就可以对当前的治疗方法进行修改。”
研究的下一步将是测试在体外上皮中发现的机制是否也适用于体内。如果是这样的话,研究团队想要测试他们是否可以有选择地和安全地诱导体内的领导者,以促进迁移和组织修复。这一关于领导者如何工作的新发现也可以用于开发新的治疗方法,帮助阻止转移细胞的不必要迁移。
Kasia Kozyrska, Giulia pilia, Medhavi Vishwakarma, Laura Wagstaff, Maja Goschorska, Silvia Cirillo, Saad Mohamad, Kelli Gallacher, Rafael E. Carazo Salas, Eugenia piddini. p53 directs leader cell behavior, migration, and clearance during epithelial repair. Science, 2022; 375 (6581)