人类皱纹之谜：细胞在说什么?

浦项工业大学机械工学系金东成教授、李安娜教授、尹在成博士组成的研究小组成功地在体外重建了生物组织的皱纹结构，揭示了皱纹形成的机制。他们的研究结果发表在8月19日的国际期刊《自然通讯》上。 

虽然皱纹通常与皮肤老化有关，但许多器官和组织，包括大脑、胃和肠道，也有不同的皱纹模式。这些结构在调节细胞状态和分化中起着关键作用，对每个器官的生理功能都有贡献。了解生物组织如何折叠和形成皱纹对于理解生物体的复杂性至关重要。这些知识对于推进皮肤老化、再生疗法和胚胎学等领域的研究至关重要。 

尽管生物皱纹结构具有重要意义，但由于在体外复制皱纹形成的局限性，该领域的许多研究都依赖于动物模型，包括果蝇、小鼠和鸡。因此，活组织中皱纹形成的详细过程在很大程度上仍然是未知的。 

Dong Sung Kim教授的团队通过开发仅由人类上皮细胞和细胞外基质(ECM)组成的上皮组织模型来解决这一限制。通过将该模型与能够施加精确压缩力的设备相结合，他们成功地在体外重建并观察了在肠道、皮肤和其他体内组织中常见的皱纹结构。这一突破使他们首次能够复制由强压缩力引起的单个深皱纹的分层变形，以及在较轻压缩下形成的许多小皱纹。 

研究小组还发现，底层ECM的多孔结构、脱水和施加在上皮层上的压缩力等因素对皱纹的形成过程至关重要。他们的实验表明，使上皮细胞层变形的压缩力导致ECM层内部的机械不稳定，从而导致皱纹的形成。此外，他们发现ECM层的脱水是皱纹形成过程中的关键因素。这些观察结果密切反映了老化皮肤的影响，其中底层组织层脱水导致皱纹发展，为理解皱纹形成提供了机械生物学模型。 

金东成教授表示:“我们开发出了不需要动物实验就能在活体组织中复制各种皱纹结构的平台。”他补充说:“这个平台可以实时成像并详细观察细胞和组织水平的皱纹形成，这是传统动物模型难以捕捉的过程。它在胚胎学、生物医学工程、化妆品等领域有着广泛的应用。” 

该研究得到了韩国国家研究财团和科学信息通信技术部的“职业中期研究计划”和产业通商资源部的“炼金术士计划”的支持。