浦項科技大學一個研究小組在體外複製了生物皺紋結構，確定壓縮力和脫水等因素是關鍵。他們的研究可提供即時影像推動皮膚老化研究和再生療法，在生物醫學和美容研究領域中廣泛應用。

由Dong Sung Kim教授、Anna Lee教授和Jaeseung Youn博士領導的POSTECH機械工程系研究小組成功地在體外複製了生物組織中的皺紋結構，揭示了皺紋形成的驅動機制。他們的研究成果於8月19日發表在《自然通訊》（Nature Communications）雜誌。

皺紋通常與皮膚老化有關，但包括大腦、胃和腸道在內的許多器官和組織也有明顯的皺紋形態。這些結構在調節細胞狀態和分化方面發揮關鍵作用，對各器官的生理功能做出了貢獻。了解生物組織如何折疊和形成皺紋，對於理解生物體的複雜性至關重要，而不僅僅是美容方面的問題。這些知識對於推動皮膚老化、再生療法和胚胎學等領域的研究至關重要。

儘管生物皺紋結構非常重要，但由於體外複製皺紋形成的局限性，該領域的大部分研究都依賴果蠅、老鼠和雞等動物模型。因此，活體組織中皺紋形成背後的詳細過程在很大程度上仍不為人所知。

ECM 水凝膠層上的皺褶上皮對壓縮反應的圖像。資料來源：POSTECH

Dong Sung Kim 教授的研究小組透過開發完全由人類上皮細胞和細胞外基質(ECM) 組成的上皮組織模型，解決了這個限制。透過將此模型與能夠施加精確壓迫力的設備相結合，他們成功地在體外再現並觀察到了通常在腸道、皮膚和其他組織中看到的皺紋結構。這項突破使他們首次能夠複製由強大的壓縮力引起的單一深層皺紋的分層變形，以及在較輕的壓縮力下無數小皺紋的形成。

研究團隊還發現，底層ECM 的多孔結構、脫水以及施加在上皮細胞層上的壓縮力等因素對皺紋的形成過程至關重要。他們的實驗發現，使上皮細胞層變形的壓縮力會導致ECM 層內的機械不穩定性，進而形成皺紋。此外，他們還發現ECM 層脫水是皺紋形成過程中的關鍵因素。這些觀察結果與老化皮膚的影響密切相關，即下層組織層脫水導致皺紋形成，這為理解皺紋的形成提供了一個機械生物學模型。

Dong Sung Kim教授表達了這項研究的意義，他說：「我們已經開發出一種平台，可以在活體組織中複製各種皺紋結構，而無需進行動物試驗。這個平台可以對細胞和組織層面的皺紋形成過程進行即時成像和詳細觀察，而傳統的動物模型很難捕捉到這些過程。

編譯自/ ScitechDaily