科学家发现一种能愈合难治伤口的神奇蛋白质

SerpinB3被认为是一种关键蛋白质，有助于揭示人体的屏障组织（如皮肤和肺）何时因癌症或长期疾病而承受巨大压力。它通常被视为这些保护表面出现问题的信号。亚利桑那州立大学科学家的最新研究带来了意外发现。他们的研究表明，长期以来主要被视为疾病标志物的SerpinB3，还在帮助身体自我修复、支持伤口愈合方面发挥着天然作用。慢性伤口：高昂成本 皮肤伤口仍是一项重大医疗挑战。在美国，估计每年有600万例伤口发生，其中许多愈合缓慢或难以处理。这些难治性伤口常与糖尿病、烧伤、感染或老年相关，每年相关成本约达200亿美元。在一项新研究中，共同作者乔丹·亚伦、考沙尔·雷格及其在生物材料创新与转化生物设计中心的同事发现，SerpinB3是人体自身的伤口愈合工具之一。他们的研究结果表明，这种蛋白质有助于受损皮肤在受伤后恢复。这项研究为新的医疗策略打开了大门。提高SerpinB3的活性有朝一日可能加速伤口修复，而限制其活性则可能成为减缓或控制侵袭性癌症的方法。该研究还可能揭示SerpinB3如何导致从皮肤疾病到哮喘等炎症性疾病。该研究结果发表在《美国国家科学院院刊》上。生物材料、丝氨酸蛋白酶抑制剂与组织修复的关联 这项研究源于该团队实验室的两项主要研究方向的交叉：他们对促进伤口修复的生物活性材料的广泛研究，以及对一类称为丝氨酸蛋白酶抑制剂（serpins，即serine protease inhibitors的缩写）的蛋白质家族的专业知识。丝氨酸蛋白酶抑制剂有助于调节人体的许多过程，包括凝血和免疫反应，该家族的多个成员似乎有助于维持组织分解和组织修复的平衡。雷格说：“当我们深入研究我们的生物活性纳米材料如何帮助组织修复时，SerpinB3——一种最初与癌症相关的蛋白质——作为与纳米材料驱动的伤口愈合相关的关键因素引起了我们的注意。从以应用为灵感的组织修复生物材料研究，到揭示这种蛋白质作为皮肤损伤反应机制的基本作用，这一过程确实令人着迷。我们现在正基于这一基础发现，研究SerpinB3在其他病理条件下的作用。”雷格是化学工程教授，也是生物材料创新与转化生物设计中心的主任。亚伦是化学工程助理教授，也是该中心的教员。两位研究人员都在亚利桑那州立大学物质、运输与能源工程学院担任学术职务。具有双重身份的蛋白质：癌症与愈合 当体内许多丝氨酸蛋白酶抑制剂的水平失衡时，它们会与疾病相关，导致炎症、纤维化和癌症。SerpinB3是该家族的成员之一，已被广泛用于癌症诊断，作为特别侵袭性疾病的标志物。SerpinB3也被称为鳞状细胞癌抗原-1，于1977年首次在宫颈癌组织中被发现。从那以后，它一直被常规用作肺、肝和皮肤等侵袭性癌症的生物标志物，其高浓度通常预示着较差的预后。亚伦说：“四十多年来，SerpinB3一直被认为是癌症生长和转移的驱动因素——以至于它成为了一种临床诊断工具。然而，这么长时间以来，它在体内的正常作用仍然是个谜。但当我们观察受伤愈合的皮肤时，发现迁移到伤口床的细胞会产生大量这种蛋白质。很明显，这是人类进化出的用于修复上皮损伤的机制的一部分，而癌细胞已学会利用这一过程进行扩散。这为理解这种蛋白质如何参与更多疾病打开了大门。”SerpinB3如何加速皮肤修复 通过监测愈合过程中哪些基因被激活，研究人员发现受伤皮肤中SerpinB3的水平急剧上升。在使用先进生物材料敷料覆盖的伤口中，这种增加更为显著，这证实了该团队早期的研究——这些材料可以放大人体自身的修复信号。在实验室实验中，补充额外的SerpinB3使皮肤细胞移动更快，覆盖伤口的速度也更快。事实证明，它的效果与众所周知的促进愈合的分子——表皮生长因子相当。SerpinB3通过刺激角质形成细胞（通常迁移以修复损伤的皮肤细胞）发挥作用。当被激活时，这些细胞与周围环境的附着变得不那么紧密，移动能力更强，从而能够滑入伤口区域并重建组织。这种蛋白质还支持人体更广泛的修复网络，帮助协调愈合和新组织的生长。以这种方式治疗的伤口显示出更有序、组织更好的胶原纤维，形成了更强的支撑框架，帮助皮肤恢复强度和完整性。伤口和癌症的未来治疗 科学家们强调，还需要更多研究来了解SerpinB3如何融入人体的整体愈合系统。由于它似乎能加速修复，SerpinB3最终可能被开发成治疗慢性、难以愈合伤口的疗法，如压疮和其他长期缓慢愈合的溃疡。通过揭示SerpinB3在癌症和组织修复中的双重作用，该研究表明，更多地了解人体自身的愈合机制可能会带来对持续性伤口的更好治疗方法和控制癌症的新途径。