澳门大学“春明糖水”团队 Adv. Mater.：促毛囊再生寡糖生物材料

2023-08-19 来源：高分子科技

脱发已经影响全球超过5千万人。然而，现有的临床治疗手段十分有限，植发的价格和痛苦也让很多人望而却步。开发安全有效、机理明确的新方法促进毛发再生，将具有显著的临床意义和商业价值。近日，澳门大学王春明教授，联合南京大学董磊教授和温州医科大学肖健研究员团队，报导了一种经酶解获得的葡甘寡糖（OG6），可通过选择性刺激CCL5趋化因子释放从而调节局部免疫微环境促进毛囊生长，以研究论文形式发表于Advanced Materials期刊。

在健康皮肤组织中，调节性T细胞（T_reg）在毛囊局部的聚集对于激活毛囊干细胞和促进毛囊从休止期进入生长期非常重要。研究团队受皮肤组织在微生物侵袭的病理条件下招募T_reg平衡过度炎症的机制启发，希望可以引导这类细胞在毛囊附近聚集。然而，现有手段很难精确诱导组织局部释放特定的趋化因子、并去招募特定的细胞；而通常会诱导巨噬细胞表型极化、释放多种细胞因子及趋化因子，诱发炎症或其他过度免疫反应，影响治疗效果和安全性。而且，直接释放特定的细胞因子（通常以重组蛋白的形式），在体内往往迅速扩散和降解，如过量使用可带来较强副作用。

该联合研究团队近年来一直以葡甘聚糖为模式材料，探索可通过调节免疫微环境促进组织修复的新方法。研究者观察到，其他存在于微生物、或哺乳动物细胞外基质中的多糖分子，常表现出“活性掩盖”的现象：即某个多糖整体表现出一种活性（或甚至没有活性），但其不同片段可能具有显著不同（甚至是截然相反的）的另一种活性；他们猜想特定片段的特定活性，在较高聚合度的状态下或被“掩盖”(masked)，而通过剥离和筛选得到这些片段可能会揭开（unmask）这些功能。在尝试了多种糖苷酶对长度为约400个糖单元的葡甘聚糖原料进行降解分析之后，他们选取一种纤维素酶（EC 232-734-4），经过不同时间的降解可获得不同组合的降解产物。有趣的是，基因芯片数据发现，其中一个命名为OG6的组分，可刺激小鼠骨髓来源原代巨噬细胞选择性释放CCL5趋化因子，而同时保持其他的因子处于较低的表达状态，更不会诱导巨噬细胞朝任何炎性/抑炎性表型极化。然而，降解所获得的更“大”（如15个糖单元；GM15）或更“小”（如OG1-OG5）的其他组分，要么无法上调趋化因子的表达，要么可同时刺激多种因子的分泌，均缺乏OG6所具备的选择性调节功能（图1）。

图1. 研究者通过纤维素酶（EC 232-734-4）降解高聚合度的葡甘聚糖可获得不同大小的较低聚合度的多/寡糖组分，其中OG6可刺激小鼠骨髓来源巨噬细胞分泌CCL5，但不显著影响其他趋化因子或与细胞极化相关的基因表达。

在详细表征OG6组成结构的基础上，研究者从Foxp3报告小鼠的脾脏中获得T_reg细胞，观察到经OG6刺激的巨噬细胞可通过旁分泌诱导T_reg细胞迁移，并进一步使用分子对接模拟、MST分子互作实验、和一系列细胞生物学测试证明了巨噬细胞甘露糖受体（MR）和胞内NOD1/2通路在介导OG6激活巨噬细胞过程中的关键作用。随后，团队建立小鼠背部脱毛模型并皮下注射OG6，在10天后即出现比对照组显著得多的毛发生长现象。新生毛发的结构良好，毛囊周围T_reg细胞在第5天聚集于CD34⁺细胞周围并刺激其增殖，毛囊在第7和第10天时进入IIIa和IIIc生长期（图2）。有趣的是，研究者首次发现皮下注射作为对照组的CCL5重组蛋白也可刺激毛发生长，但效果弱于OG6且参差不齐，同时诱发更强烈的炎症，或许正与外源性重组蛋白在体内易降解失活有关。相比之下，OG6除展现出较好活性之外，其降解产物亦为葡萄糖和甘露糖等体内原本存在的物质，因此可能具有更高的安全性，为后续研究和临床转化提供了重要理论依据。

图2. 研究者观察到OG6可促进小鼠毛发生长并表征其刺激毛囊进入生长期的生物学过程。

该研究通过一个巧妙的“unmasking”的方法，获得更为特定的免疫活性，有望发展出一套精确获得和控制糖分子活性的技术方法，丰富了糖生物材料和相关药物或医疗器械的开发策略（图3）。这一研究得到澳门科学技术发展基金“澳门重点研发计划0001/2021/AKP”，国家自然基金委优秀青年科学基金，及深圳市科创委C类科技项目等基金的支持。研究团队已获相关专利授权，开启临床转化的工作。

图3. 通过酶解“unmask”葡甘聚糖的生物学活性调控局部免疫微环境促进毛发再生

论文原文：https://doi.org/10.1002/adma.202304655

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（责任编辑：xu）

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