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Single-Cell Analysis Reveals Cxcl14+ Fibroblast Accumulation in Regenerating Diabetic Wounds Treated by Hydrogel-Delivering Carbon Monoxide
ACS Central Science ( IF 12.7 ) Pub Date : 2024-01-02 , DOI: 10.1021/acscentsci.3c01169
Ya Li 1 , Lu Sun 1 , Ranxi Chen 1 , Wenpeng Ni 2 , Yuyun Liang 1 , Hexu Zhang 1 , Chaoyong He 1 , Bi Shi 1 , Sophie Petropoulos 3, 4 , Cheng Zhao 3 , Liyang Shi 1
ACS Central Science ( IF 12.7 ) Pub Date : 2024-01-02 , DOI: 10.1021/acscentsci.3c01169
Ya Li 1 , Lu Sun 1 , Ranxi Chen 1 , Wenpeng Ni 2 , Yuyun Liang 1 , Hexu Zhang 1 , Chaoyong He 1 , Bi Shi 1 , Sophie Petropoulos 3, 4 , Cheng Zhao 3 , Liyang Shi 1
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Nonhealing skin wounds are a problematic complication associated with diabetes. Therapeutic gases delivered by biomaterials have demonstrated powerful wound healing capabilities. However, the cellular responses and heterogeneity in the skin regeneration process after gas therapy remain elusive. Here, we display the benefit of the carbon monoxide (CO)-releasing hyaluronan hydrogel (CO@HAG) in promoting diabetic wound healing and investigate the cellular responses through single-cell transcriptomic analysis. The presented CO@HAG demonstrates wound microenvironment responsive gas releasing properties and accelerates the diabetic wound healing process in vivo. It is found that a new cluster of Cxcl14+ fibroblasts with progenitor property is accumulated in the CO@HAG-treated wound. This cluster of Cxcl14+ fibroblasts is yet unreported in the skin regeneration process. CO@HAG-treated wound macrophages feature a decrease in pro-inflammatory property, while their anti-inflammatory property increases. Moreover, the TGF-β signal between the pro-inflammatory (M1) macrophage and the Cxcl14+ fibroblast in the CO@HAG-treated wound is attenuated based on cell–cell interaction analysis. Our study provides a useful hydrogel-mediated gas therapy method for diabetic wounds and new insights into cellular events in the skin regeneration process after gas-releasing biomaterials therapy.
中文翻译：
单细胞分析显示 Cxcl14 + 成纤维细胞在水凝胶递送一氧化碳治疗的再生糖尿病伤口中积累
不愈合的皮肤伤口是与糖尿病相关的问题并发症。生物材料输送的治疗气体已显示出强大的伤口愈合能力。然而，气体疗法后皮肤再生过程中的细胞反应和异质性仍然难以捉摸。在这里，我们展示了释放一氧化碳 （CO） 的透明质酸水凝胶 （CO@HAG） 在促进糖尿病伤口愈合方面的好处，并通过单细胞转录组学分析研究细胞反应。所提出的CO@HAG展示了伤口微环境响应气体释放特性，并加速了糖尿病伤口在体内的愈合过程。发现具有祖细胞特性的新 Cxcl14 + 成纤维细胞簇积累在 CO@HAG 处理的伤口中。这簇 Cxcl14 + 成纤维细胞在皮肤再生过程中尚未报道。CO@HAG处理的伤口巨噬细胞的促炎特性降低，而其抗炎特性增加。此外，基于细胞间相互作用分析，促炎 （M1） 巨噬细胞和 CO@HAG 处理伤口中 Cxcl14 + 成纤维细胞之间的 TGF β信号减弱。我们的研究为糖尿病伤口提供了一种有用的水凝胶介导的气体治疗方法，并对气体释放生物材料治疗后皮肤再生过程中的细胞事件有了新的见解。
更新日期：2024-01-02
中文翻译：
单细胞分析显示 Cxcl14 + 成纤维细胞在水凝胶递送一氧化碳治疗的再生糖尿病伤口中积累
不愈合的皮肤伤口是与糖尿病相关的问题并发症。生物材料输送的治疗气体已显示出强大的伤口愈合能力。然而，气体疗法后皮肤再生过程中的细胞反应和异质性仍然难以捉摸。在这里，我们展示了释放一氧化碳 （CO） 的透明质酸水凝胶 （CO@HAG） 在促进糖尿病伤口愈合方面的好处，并通过单细胞转录组学分析研究细胞反应。所提出的CO@HAG展示了伤口微环境响应气体释放特性，并加速了糖尿病伤口在体内的愈合过程。发现具有祖细胞特性的新 Cxcl14 + 成纤维细胞簇积累在 CO@HAG 处理的伤口中。这簇 Cxcl14 + 成纤维细胞在皮肤再生过程中尚未报道。CO@HAG处理的伤口巨噬细胞的促炎特性降低，而其抗炎特性增加。此外，基于细胞间相互作用分析，促炎 （M1） 巨噬细胞和 CO@HAG 处理伤口中 Cxcl14 + 成纤维细胞之间的 TGF β信号减弱。我们的研究为糖尿病伤口提供了一种有用的水凝胶介导的气体治疗方法，并对气体释放生物材料治疗后皮肤再生过程中的细胞事件有了新的见解。
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