环状受体信号传导：超越轴突导向机制

《Signal Transduction and Targeted Therapy》：Roundabout receptor signaling: beyond axon guidance

　　

在最近发表于《Cell》杂志的一项研究中，Griffin等人¹证明了来自不同解剖位置的皮肤成纤维细胞在小鼠中的伤口愈合潜力不同，导致源自神经嵴的皮肤相比源自中胚层的皮肤形成较少的瘢痕。单细胞RNA测序显示，源自神经嵴的面部成纤维细胞中Robo2的表达水平较高，这抑制了促纤维化基因的转录；因此，强制上调SLIT2-ROBO2（Slit糖蛋白2-ROBO2受体）通路可以改善伤口愈合过程。

SLIT糖蛋白作为跨膜ROBO受体的激动剂，最初被发现对轴突的正确定向和神经系统发育至关重要。最近的研究表明，SLIT-ROBO信号通路还对其他多个过程至关重要，如器官发育、生殖和癌症进展。在脊椎动物中，目前已鉴定出SLIT1、SLIT2和SLIT3三个SLIT糖蛋白家族，这些蛋白在不同动物物种中具有高度保守性。这类多结构域蛋白包含一个N端区域（由四个亮氨酸富集重复序列域组成），随后的七个到九个表皮生长因子样域，一个层粘连蛋白G样域，以及一个C端区域（富含半胱氨酸的域）。活性的N端域与跨膜ROBO受体（ROBO1、ROBO2、ROBO3和ROBO4）结合，并引发细胞内信号传导，这一过程在轴突导向研究中得到了充分研究。

在这项研究中，作者评估了小鼠不同解剖位置的伤口愈合情况。与头皮、背部和腹部区域相比，源自神经嵴的面部区域在经过精确的小范围皮肤切除后表现出显著的瘢痕减少。尽管没有进行相关测试，但有研究表明口腔黏膜比颅面皮肤更不容易形成瘢痕。单细胞RNA测序显示面部成纤维细胞中的Robo2表达水平特别高。通过流式细胞术将携带增强型绿色荧光蛋白（EGFP）的转基因小鼠的面部成纤维细胞分为ROBO2阳性和ROBO2阴性细胞，进一步证实了ROBO2表达的关键作用。将ROBO2阳性成纤维细胞移植到背部伤口确实减少了瘢痕形成，而ROBO2阴性细胞则没有这种效果。遗传EGFP报告基因证实了面部成纤维细胞的成功移植。结合体外和体内对SLIT2-ROBO2轴相关分子的额外实验操作（CRISPR介导的基因敲除或过表达），发现该通路通过EID（EP300相互作用抑制因子）介导的EP300抑制来维持较低的细胞分化程度和较低的纤维化状态（见图1a）。EP300是一种广泛表达的组蛋白乙酰转移酶和转录共激活因子，参与细胞生长调控和分化。有趣的是，这种信号通路可以通过应用小分子I-CBP112（一种溴结构域抑制剂）进行药理学干预。²I-CBP112选择性抑制cAMP反应元件结合蛋白（CREBBP）和EP3000。该抑制剂已被证明能抑制人类急性髓系白血病（AML）细胞中组蛋白H3第27位赖氨酸的三甲基化。实验表明，将I-CBP112应用于背部皮肤损伤可显著改善伤口愈合并减少瘢痕形成。然而，针对这一核心表观遗传因子的治疗是否适用于全身治疗还有待进一步研究。

图1

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SLIT2-ROBO2信号通路及其潜在应用：a 假设的SLIT2-ROBO2通路在伤口愈合中的作用。b SLIT-ROBO信号通路在基因或药物干预中的潜在应用。SCNT代表体细胞核移植（somatic nuclear transfer），iPSC代表诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells）。

这项研究为探索源自神经嵴的皮肤成纤维细胞在重编程研究和再生医学中的应用开辟了新的途径。成纤维细胞是重编程研究中最常用的细胞类型，包括体细胞核移植（SCNT）、诱导多能干细胞（iPSC）生成、转分化以及类器官发育。未来值得研究面部成纤维细胞在SCNT中的适用性，目前SCNT的成功率相对较低（最多只有5%的重组合子能发育成健康的后代）。³值得注意的是，多项研究表明胎儿成纤维细胞在SCNT和iPSC生成方面的表现优于成年成纤维细胞，这与胎儿皮肤比成年皮肤具有更好的无瘢痕再生能力的研究结果一致。⁴此外，使用EP300抑制剂I-CBP112也被报道可以减轻类似面部皮肤的背部伤口的瘢痕形成。这些观察结果表明，在进行SCNT实验或诱导iPSC之前，使用EP300抑制剂预先处理成纤维细胞具有显著潜力，可能提高其整体重编程效率和再生潜能。

在再生医学中，干细胞的临床应用受到复杂培养条件、高成本和肿瘤发生特性的限制。然而，随着基因组编辑等技术的发展，现在可以直接将皮肤成纤维细胞转分化为特定类型的细胞（如心肌细胞、神经元、肝细胞和黑色素细胞），而无需经过多能干细胞阶段。面部成纤维细胞在伤口愈合过程中的优势进一步支持了将其用于再生医学的研究。除了面部成纤维细胞外，胚胎神经嵴谱系还能产生两种主要细胞类型：黑色素细胞和神经元。先前的研究表明，MITF、SOX10和PAX3等转录因子的组合足以将成纤维细胞重编程为功能性黑色素细胞。⁵这项研究¹发现面部成纤维细胞中的SOX10表达水平高于其他解剖位置的成纤维细胞，这表明这些细胞具有独特的神经嵴特征。这表明面部成纤维细胞可能更适合进行黑色素细胞转分化，可能无需额外添加SOX10或EP300抑制剂。类似的方法也可以用于直接将成纤维细胞转化为功能性神经元，其中SLIT-ROBO信号通路在神经元成熟和迁移中起重要作用。这种定向重编程可能在临床转化和神经生物学领域开辟多个研究方向，包括针对患者的神经元检测和细胞疗法。

这项研究加深了对SLIT-ROBO信号通路及其在小鼠模型中伤口愈合作用的理解。当然，必须考虑到小鼠模型与人类皮肤解剖结构的差异。人类皮肤更厚、更复杂，具有五到十层坚韧的表皮和明显的真皮-表皮边界。猪皮可能是更好的实验模型，因为它在解剖结构、生理学和生化特性上与人类皮肤非常相似。此外，将人类皮肤移植到免疫缺陷的小鼠或猪模型上可以直接评估SLIT-ROBO信号通路在这些组织中的作用。因此，有必要将这项研究扩展到更能反映人类皮肤结构的动物模型，以及其他异常纤维化情况（如瘢痕疙瘩和硬皮病）。总之，SLIT-ROBO信号通路在小鼠伤口愈合过程中起着重要作用；然而，将其应用于人类治疗需要进一步评估其生理复杂性，并开发高度特异的SLIT-ROBO通路抑制剂以确保临床安全性和有效性。