人的一生中皮肤的外层、表皮会不断进行翻转更新以替换死亡或受伤的细胞。皮肤表皮由90%的角质形成细胞组成，这是一种可自我更新的体细胞组织。在这个更新过程中，祖细胞的一个子集增殖以维持其种群，而另一个子集逐渐激活终末分化以实现专门的组织功能。千万不要小看这种表皮层，其为人体提供了必要的保护屏障，以减少表层水分流失带来的必要威胁。

        但皮肤暴露在外，难免受到各种外界和意外伤害的影响，例如严重烧伤、创伤、紫外线损伤、肿瘤切除和放疗等。由于自发组织修复往往不彻底，无法解决问题。

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        2024年2月，来自韩国生物科学与生物技术研究所的研究人员建立了从诱导多能干细胞（iPSCs）分化出释放功能性 EVs 的表皮器官结构（EpiOs），这些 iPSC 源的表皮器官结构（iEpiOs）由基底表皮细胞层和包括棘层、颗粒层和角质层在内的分化表皮细胞层组成，与体内表皮形态非常相似。他们发现，三维培养的 iEpiOs 能够产生功能性 EVs，其中包含具有增强再生能力和有助于未来治疗发展的生物分子。该研究提供了一种来源于 iPSCs 的可扩展和功能性的表皮器官结构，有希望用于生物治疗。相关内容以“Development of pluripotent stem cell-derived epidermal organoids that generate effective extracellular vesicles in skin regeneration”为题发表于国际知名材料学领域学术期刊 Biomaterials 上。

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        此前有研究人员从多能干细胞（iPSCs）中开发出由表皮、真皮、皮脂腺、神经元和功能性毛囊组成的小鼠和人类皮肤组织，促进了对皮肤发育和疾病的进一步研究。然而，直接从 iPSCs 发展出可以在体外稳定培养的表皮器官结构尚未报告。

        随着组织工程学的最新发展，通过器官结构的发展，尝试了包含各种细胞类型的体外三维培养器官结构模型。三维培养系统已成为分泌 EVs 以增强其功能性和治疗效果的有前途的模型。三维基质支架法使用外源材料如水凝胶提供细胞-细胞外基质（ECM）和细胞-细胞相互作用，而无支架的三维培养方法如球体模拟细胞-细胞通讯而不附着于支架。此外，三维培养方法可用于增加 EVs 产量；例如，MSCs 的三维球体培养增强了总 EVs 产量，同时保持了在二维培养中预期的典型 MSC-EVs 特性。目前已报道了来自多细胞器官结构的 EVs 的生产和作用，例如视网膜、肠道和脑器官结构，但其他基于器官结构的三维培养系统仍有待探索。

        在这项研究中，研究人员从诱导多能干细胞（iPSCs）生成的表皮器官结构（iEpiOs）作为一种新型表皮构建物，并将其作为细胞外囊泡（EVs）分泌生物分子的应用，这些分子可以用于无细胞的再生医学治疗。分化的 iPSCs  衍生表皮器官结构（iEpiOs）易于培养和扩展成多个器官结构的通道，同时保留分子和功能特征，类似于体内表皮。这些成熟的 iEpiOs 包含表皮干细胞群体，并保留进一步分化为其他皮肤区域谱系，如毛囊干细胞的能力。RNA 测序结果也揭示了维持 iEpiOs 特性和发展分化表皮层的机制。通过模拟表皮结构，iEpiOs 有望提供更相关的微环境，影响细胞过程和治疗反应。

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        重要的是，iEpiOs 可以生成高性能的 EVs，含有高水平的血管生成生长因子 VEGF 和 miRNAs，预测调节细胞过程，如增殖、迁移、分化和血管生成。这些 EVs 促进了靶细胞的增殖、迁移和血管生成，为体内伤口愈合提供了一种有希望的治疗工具。总的来说，作为一种基于器官结构的方法，新开发的 iEpiOs 策略为研究基础和转化皮肤研究提供了一个强大的模型，并且可能也会促进使用 iEpiOs 分泌的 EVs 的未来治疗应用。