变废为宝:基于废弃敷料蛋白质组学的无创伤口生物标志物发现新策略

【字体: 时间:2025年08月22日 来源:Molecular & Cellular Proteomics 5.5

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  慢性伤口管理面临无法预测愈合轨迹的临床困境。本研究创新性地利用常规废弃的伤口敷料,通过蛋白质组学技术分析伤口微环境中可溶性蛋白、细胞及细胞外囊泡(EV)组分,在16例DFU(糖尿病足溃疡)和VLU(静脉性腿部溃疡)患者中鉴定出与愈合/非愈合结局相关的特征性蛋白标志物,为开发实时监测的"智能敷料"提供了理论基础。

  

慢性伤口如同身体上无法愈合的"时间黑洞",每年导致全球数百万人承受巨大痛苦。糖尿病足溃疡(DFU)和静脉性腿部溃疡(VLU)作为最常见的慢性伤口类型,不仅造成每年超过60亿美元的直接医疗支出,更令人担忧的是:DFU患者最终面临高达70%的截肢风险,而截肢后5年死亡率竟与某些恶性肿瘤相当。传统伤口管理如同"盲人摸象",医生仅能通过肉眼观察和尺寸测量来判断愈合进展,完全无法预判哪些伤口会响应治疗,哪些将陷入慢性化的恶性循环。

这种临床困境的核心在于伤口微环境这个"分子黑箱"始终未被真正打开。虽然过去三十年已有研究尝试分析伤口渗出液,但常规方法需要专门采集渗出物,既增加患者痛苦又难以标准化。更关键的是,这些研究往往忽视了两个重要维度:一是伤口不同区域(中心vs边缘)可能存在完全不同的分子特征;二是伤口中的活性细胞和细胞外囊泡(EV)携带的关键信息被白白丢弃。

这项发表在《Molecular》杂志的研究带来了破局之道。研究团队独辟蹊径地将目光投向临床常规废弃的伤口敷料——这些每天被扔进医疗废物的敷料,实则是满载伤口生物信息的"分子海绵"。通过开发创新的多组学分析平台,研究人员首次实现对敷料捕获的可溶性蛋白、活性细胞和EV的三维解析,为无创伤口监测开辟了新途径。

研究采用三大关键技术:1)空间分辨采样技术,将敷料机械分离为伤口中心与周边区域;2)多组学分离技术,通过差速离心和免疫磁珠分选获得可溶性组分(489种蛋白)、细胞组分(1,093种蛋白)和EV组分(1,377种蛋白);3)高通量质谱分析,采用nLC-TIMS-PASEF-TOF MS/MS技术进行深度蛋白质组覆盖。研究对象为16例患者(8DFU/8VLU)的系列敷料样本,通过eKare inSight?系统进行伤口尺寸追踪。

【研究结果】

【Discarded wound dressings are a source of soluble proteins with distinct spatial localization】

可溶性蛋白分析揭示:VLU伤口富含177种独特蛋白,与补体激活和先天免疫相关;DFU则特异性表达19种蛋白,主要参与应激反应。愈合伤口显示角质形成细胞激活标志物KRT6A上调和血管生成相关通路激活,而非愈合伤口呈现持续的氧化应激反应。纵向监测发现,愈合患者中醛缩酶(ALDOA)等代谢酶呈上升趋势,与伤口缩小同步变化。

【Cellular proteome isolated from discarded wound dressings exhibits the ability to differentiate wounds】

从敷料中成功回收平均37.9%活性的细胞(106个/cm2)。流式分析显示CD45+免疫细胞中,非愈合伤口富含CD11b+CD66b+中性粒细胞(较愈合组高1.8倍),而愈合伤口则呈现更多CD11c+树突状细胞。蛋白质组分析发现,愈合伤口的细胞组分显著富集表皮发育相关蛋白,而非愈合伤口则高表达染色质重塑和吞噬作用相关蛋白。

【Discarded wound dressings are rich sources of extracellular vesicles】

分离的EV平均尺寸141.2±6nm,ExoCheck阵列验证其携带CD63、CD81等典型标志物。CD9+EV占比达68%,显著高于CD63+EV(23%)。质谱分析显示,非愈合伤口EV富含膜联蛋白ANXA5(与细胞应激相关),而愈合伤口EV则高表达组织再生相关的CD63和SERPIN家族蛋白。

这项研究构建了首个基于废弃敷料的多维分子诊断平台,其创新价值体现在三个方面:临床转化方面,将常规医疗废物转化为宝贵的诊断资源,使无创、动态监测伤口分子特征成为可能;技术层面,开创性地整合空间分辨采样与多组学分析,首次揭示伤口不同区域的分子异质性;科学意义方面,鉴定出EV载货蛋白作为新型预后标志物,为开发EV基"智能敷料"提供理论依据。

研究也存在若干局限:样本量较小(n=16)可能影响统计效力;不同敷料材质对生物分子捕获效率的差异尚未系统评估;EV亚型分选精度有待提升。未来研究需在更大队列中验证标志物,并探索如何将这一平台整合到临床工作流程。这项研究标志着慢性伤口管理从"观察性医学"迈向"分子监测时代"的关键一步,为真正实现精准化伤口护理奠定了方法学基础。

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