亚利桑那州立大学(ASU)研究人员乔丹·亚伦(Jordan Yaron)和考什尔·雷吉(Kaushal Rege)发现，此前一直神秘的蛋白质SerpinB3在人体自然伤口愈合过程中扮演着关键角色。他们的发现可能带来更有效的难愈伤口治疗方法，并为治疗癌症和其他疾病开辟新途径。图片来源：亚利桑那州立大学Jason Drees制作
当常规血液检测显示一种名为SerpinB3的蛋白质水平偏高时，往往提醒医生身体出现了严重问题。SerpinB3水平升高可能与难治性癌症或严重炎症疾病有关。
SerpinB3是一种关键蛋白质，有助于揭示身体的屏障组织（如皮肤和肺部）是否受到癌症或长期疾病的严重压力。它通常被视为这些保护性表面出现问题的标志。
亚利桑那州立大学科学家的最新研究带来了意想不到的转折。他们的研究表明，长期以来主要被视为疾病标志物的SerpinB3，也通过支持伤口愈合在帮助身体自我修复方面发挥着自然作用。
慢性伤口，高昂成本
皮肤伤口仍然是一个主要的医学挑战。在美国，每年估计发生600万例伤口，其中许多愈合缓慢或难以管理。这些难治性损伤通常与糖尿病、烧伤、感染或高龄有关，据估计其年度总成本约为200亿美元。
在一项新研究中，作者乔丹·亚伦、考什尔·雷吉和他们在生物材料创新与转化生物设计中心的同事发现，SerpinB3是人体自身伤口愈合工具之一。他们的结果表明，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活性可能有一天能加速伤口修复，而限制其活性则可能成为减缓或控制侵袭性癌症的方法。该研究还可能阐明SerpinB3如何从皮肤疾病到哮喘等各种炎症疾病中发挥作用。
这些发现发表在《美国国家科学院院刊》上。
连接生物材料、丝氨酸蛋白酶抑制剂和组织修复
这项研究源于团队实验室中两项主要努力的交汇：他们对促进伤口修复的生物活性材料的广泛研究，以及他们在被称为丝氨酸蛋白酶抑制剂(serpins，丝氨酸蛋白酶抑制剂的简称)的蛋白质家族方面的专长。丝氨酸蛋白酶抑制剂有助于调节人体内的许多过程，包括凝血和免疫反应，该家族的几个成员似乎有助于保持组织分解和组织修复之间的平衡。
雷吉说："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，原本与癌症相关的SerpinB3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。这段旅程从针对组织修复的生物材料应用启发式研究，到揭示这种蛋白质作为皮肤损伤反应机制的基本作用，确实非常引人入胜。我们现在正在这一基本发现的基础上，研究SerpinB3在其他病理条件中的作用。"
雷吉是化学工程教授，也是生物材料创新与转化生物设计中心的主任。亚伦担任化学工程助理教授，也是该中心的教职员工。两位研究人员都在亚利桑那州立大学物质、运输和能源工程学院任职。
具有双重身份的蛋白质：癌症与愈合
当体内丝氨酸蛋白酶抑制剂的水平失衡时，许多丝氨酸蛋白酶抑制剂与疾病相关，导致炎症、纤维化和癌症。SerpinB3是该家族的一员，已在癌症诊断中广泛用作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。从那时起，它一直被常规用作肺、肝和皮肤侵袭性癌症的生物标志物，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。然而经过这么长时间，它在人体中的正常作用仍然是个谜。但当我们在观察受伤、愈合的皮肤时，发现移动到伤口床的细胞正在大量产生这种蛋白质。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，而癌细胞已经学会利用这一过程来扩散。这现在为我们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变得活跃，研究人员发现受伤皮肤中的SerpinB3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，证实了该团队早期的研究结果，即这些材料可以放大人体自身的修复信号。
在实验室实验中，提供额外的SerpinB3导致皮肤细胞移动更快，更快地覆盖伤口。其效果与表皮生长因子(Epidermal Growth Factor)相当，后者是一种促进愈合的著名分子。SerpinB3通过刺激角质形成细胞(keratinocytes)发挥作用——这些皮肤细胞通常会迁移以修复损伤。当被激活时，这些细胞与周围环境的附着变得不那么紧密，更容易移动，从而能够滑入伤口区域并重建组织。
该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。以这种方式处理的伤口显示出更加有序和组织良好的胶原纤维，创造了更强的支持框架，帮助皮肤恢复其强度和完整性。
伤口和癌症的未来治疗方法
科学家强调，需要进一步研究来了解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最终可能被开发成一种治疗慢性、难愈伤口的疗法，例如压疮和其他随时间缓慢愈合的溃疡。
通过揭示SerpinB3在癌症和组织修复中的双重作用，这项研究表明，更多地了解人体自身的愈合机制可能会带来更有效的持久伤口治疗方法，以及控制癌症的新方法。
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