《Advanced Science》：Long-Term Human Skin Platform for Modeling Chronic Inflammation, Environmental Stress, and Therapeutic Intervention
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慢性炎症驱动组织功能障碍与衰老，但持续炎症信号与结构退变之间的动态互作难以在人相关系统中研究。研究人员建立一种先进长期人皮肤平台，可保存天然组织架构以及表皮、基质和免疫相关分子程序长达4周。对20名供体199个组织样本的时间进程RNA测序显示，早期为培养适应期
慢性炎症驱动组织功能障碍与衰老，但持续炎症信号与结构退变之间的动态互作难以在人相关系统中研究。研究人员建立一种先进长期人皮肤平台，可保存天然组织架构以及表皮、基质和免疫相关分子程序长达4周。对20名供体199个组织样本的时间进程RNA测序显示，早期为培养适应期，随后组织相关转录程序趋于稳定。该系统下，持续IL-17/IL-22刺激3周诱导慢性炎症转录程序、渐进性组织病理学改变，并持续分泌IL-8、MCP-1、S100A8/A9与MMP-1，而被Janus激酶抑制剂 tofacitinib广泛抑制。老年供体组织中，延长的senolytic相关处理减弱炎症与重塑通路，降低包括IL-6与MMP-1在内的衰老相关分泌因子，第3周而非第1周出现显著治疗效应。紫外B(UVB)暴露引发协同应激与炎症响应，局部防晒霜可减轻上述反应，证明该平台兼容环境应激建模与局部干预。综上，该平台为建模慢性炎症、衰老相关组织重塑与环境应激提供通用人皮肤框架，并为评估治疗干预提供转化研究基础。
研究背景方面，慢性炎症信号在疾病相关与衰老相关情境中均参与组织功能障碍；慢性低度炎症即炎症衰老(inflammaging，inflammaging)可由细胞衰老(senescence)、衰老相关分泌表型(SASP，senescence-associated secretory phenotype)及免疫失调维持。人皮肤作为屏障器官，整合内在细胞程序与持续环境暴露，是研究中风炎症、基质重塑与屏障完整的理想系统。既有模型存在明显短板：二维角质形成细胞或成纤维细胞培养、重建表皮/全层皮肤替代物、类器官与微生理系统常丢失天然供体组织构象与驻留免疫/基质复杂性；传统人皮肤外植体(explant)虽保留天然复杂性，但长时间培养易出现进行性培养相关改变与组织完整性下降；动物模型则难以复现人特异免疫-基质互作与表皮架构。因此，研究人员亟需一种可在延长时段内保存人皮肤天然架构、免疫反应性与屏障属性，并支持治疗策略评估的平台。
该研究由 Outer Biosciences 研究人员开展，论文发表于《Advanced Science》。研究人员开发并验证一种基于定制3D打印插入件的长期人皮肤外植体平台，在气-液界面(ALI，air-liquid interface)下维持全层人皮肤达4周，进而建模细胞因子驱动的慢性炎症、老年组织中的senolytic相关反应，以及UVB环境应激与局部防晒干预，证明该平台可桥接体外简化系统与体内人皮肤生物学之间的差距。
关键技术方法上，研究人员使用来自商业与非营利研究组织、经伦理合规的新鲜去标识人皮肤组织，供体年龄19–74岁、Fitzpatrick光型I–V；长期队列含20名供体199个样本，炎症模型用4名较年轻女性供体，老年senolytic模型用58–74岁3名供体，UVB模型用7名供体。平台采用定制3D打印高孔隙gyroid插入件、24孔板ALI培养、Williams’ E定义培养基，并以常规Transwell并行对照；组学端采用bulk RNA测序、DESeq2差异表达、GOBP/Hallmark基因集富集分析(GSEA)、Mfuzz时间聚类与定制基因集评分；功能端采用H&E/EVG染色、免疫荧光(IF)、ELISA检测分泌蛋白与LDH细胞毒检测。
研究结果部分，2.1节显示，定制3D打印插入件以约700 μm孔、约70%孔隙率支撑8 mm皮肤组织在ALI培养；组织学见分层表皮、真皮-表皮界面与真皮结构保留，KRT5、KRT10、filaggrin空间定位稳定；相较Transwell，第15天仍更好保存表皮-真皮架构，说明该平台支持多周人皮肤架构维护。
2.2节中，20供体纵向RNA测序的PCA显示切除后早期适应相，之后第1–4周转录空间紧凑；共表达模块分为早期适应、基质重塑与表皮屏障成熟三类；表皮、真皮/ECM与免疫相关签名显示非均匀但协调调控，提示稳定后的组织呈稳态样平衡而非进行性退变。
2.3节里，IL-17/IL-22刺激3周上调IL36A、DEFB4A/B、S100A12、CXCL1、CXCL8、IL6、MMP1并抑制FLG、LORICRIN等屏障基因；Hallmark分析见TNFα/NF-κB、IL6/JAK/STAT3持续激活；tofacitinib抑制JAK依赖信号，使炎症基因回向基线，组织学上天疱样/角化异常减轻，IL-8、MCP-1、S100A8/A9、MMP-1分泌被广泛抑制。
2.4节显示，58–74岁供体用dasatinib或dasatinib+quercetin(D+Q)处理3周，第1周反应弱，第3周IL-6与MMP-1下降；RNA见IL2–STAT5、干扰素γ响应、炎症反应与上皮-间质转化(EMT)程序下调，SenSkin与inflammaging评分降低，说明平台可捕获延迟出现的senolytic相关人组织响应。
2.5节中，单次日间UVB 300 mJ/cm2诱发角化异常、真皮淋巴组织细胞浸润、LDH与IL-8升高；防晒霜降低细胞损伤与炎症，转录上UV响应、NF-κB、未折叠蛋白响应被激活而防晒后衰减，KRT1/KRT10/DSG1/FLG/LORICRIN等屏障基因恢复，证明平台支持局部制剂在保留屏障架构下定量评价。
讨论部分总结称，该平台以定制3D打印插入件与高孔隙开放结构维持ALI和营养/废物交换，使外植体在早期适应后进入分化且转录一致状态；慢性炎症、衰老相关信号与环境损伤虽来源不同，却共享炎症激活、ECM重塑与表皮破坏特征。平台局限是不招募循环免疫细胞、无血管/淋巴灌注、bulk RNA不能直接量化特定免疫细胞丰度，也不直接证明全厚度所有细胞群全程存活与代谢活性。其价值在于把上皮、基质、免疫程序保留在可控环境，支持疾病相关扰动与治疗干预的分子、结构与功能整合评估，尤其适合局部皮肤病学干预。
结论部分翻译如下：研究人员建立一种长期体外人皮肤平台，可实现天然组织架构、多细胞组织背景与分子保真度的多周维护，并支持对复杂组织动态的纵向解析。该系统捕捉慢性组织应激的关键维度，包括持续性细胞因子驱动炎症、老年供体组织中的衰老相关重塑，以及UV诱导的环境损伤；上述过程均引发协同性炎症与结构响应，并可被药物或局部干预调节。该平台在评估时长与人相关生物复杂性方面，弥合了体外系统与体内人皮肤生物学之间的关键差距，从而为研究组织功能障碍机制及评估针对慢性炎症与衰老相关过程的治疗策略，提供一种通用且具转化相关性的框架。
