古老生命的“脚手架”，现代科学的“新大陆”

探讨与争鸣

细胞外基质（ECM）

2025年09月05日 10:12

当你不小心划破手指时，是否好奇过伤口如何神奇愈合？这背后是一场由细胞外基质（ECM）导演的“生命交响曲”。ECM曾被视为简单的“细胞胶水”，如今却被科学界重新定义为“智能生物计算机”—它不仅能像古老建筑的脚手架一样支撑组织，更能通过分子信号“指挥”细胞行为。对比传统认知，现代研究发现：ECM的“失效”是皮肤老化（胶原流失）、慢性伤口（如糖尿病足）甚至癌症转移的关键因素。而对消费者而言，理解ECM或许能回答一个终极问题：为什么某些护肤品能“治本”，而另一些仅“治标”？

ECM长期以来被视为一种静态的“支架”，其主要功能是为细胞提供机械支撑和结构完整性。传统观点认为，ECM由胶原蛋白（如I型、III型）、纤连蛋白、透明质酸（HA）等成分被动地填充在细胞间隙中，仅仅作为组织结构的“填充物”；对其生物学功能也仅局限于其静态的物理特性，例如胶原蛋白赋予组织强度，透明质酸提供保湿能力。

然而，随着研究的深入，尤其是近年来《Nature》等顶级期刊的突破性发现，ECM的角色被重新定义——它是一种高度动态且可编程的“智能材料”[1]，能够主动参与并调控组织的修复与再生过程。研究表明[2]，ECM的组成和结构会随着组织状态（如损伤、炎症、修复）动态变化（图 1），并通过与细胞的相互作用传递信号，调控细胞行为。例如，胶原蛋白III型（COLIII）在皮肤修复过程中会呈现高表达，为细胞迁移提供临时支架，同时通过结合生长因子调节炎症反应[3]；而纤连蛋白作为皮肤损伤后最先沉积的ECM蛋白，它不仅提供粘附位点，还能激活整合素信号通路，促进细胞迁移和增殖[3]；而HA的功能高度依赖分子量，低分子量HA通过CD44受体激活促增殖信号，高分子量HA则抑制炎症并维持组织稳态[2]。

华熙生物的研究为ECM的动态性提供了生动例证。重组人源III型胶原（rhCOLIII）与其他ECM成分的组合展现出类似“分子开关”的功能，能够精准调控皮肤修复的不同阶段：

1. 炎症期：rhCOLIII与玻连蛋白（vitronectin）协同显著降低促炎因子IL-6的表达（图 2），避免过度炎症对组织的二次损伤。

2. 增殖期：rhCOLIII与寡聚HA（oligo-HA）组合协同促进成纤维细胞增殖（图 3）。rhCOLIII与玻连蛋白协同组合协同促进成纤维细胞的迁移（图 5）。

3. 重塑期：rhCOLIII与寡聚HA（oligo-HA）组合通过上调COL1A1和COL3A1基因表达（图 4），促进胶原合成，加速真皮组织重建。rhCOLIII与低分子量HA（LMW-HA）协同增强丝聚蛋白（FLG）表达（图 6），推动角质形成细胞分化，恢复表皮屏障功能。

这种“时序调控”能力使ECM成为修复过程的“时间管理者”，能够根据修复阶段的需求动态调整其组成和功能。

ECM的这种动态特性为生物医学工程提供了新思路，科学家可以通过设计仿生ECM材料，来模拟其“编程”能力[1]。比如，利用HA的分子量依赖性，可以开发阶段性释放药物（如先抑制过度炎症，后促增殖）的智能敷料；通过调控ECM的动态平衡（如增加COLIII/COLⅠ比例），可以延缓皮肤纤维化与衰老。

ECM从“静态支架”到“动态网络”的认知转变，揭示了其在组织修复中的核心地位。ECM作为一种可编程的生物学界面，其与细胞的动态交互能力为再生医学和疾病治疗开辟了新途径。未来，通过解码ECM的“分子语言”，人类或许能够实现组织再生的精准操控，让古老的ECM焕发新的生命力。

透明质酸在细胞外基质中扮演着精密的分子信号传递者角色，其功能多样性主要取决于分子量的精微差异。这种分子量依赖的特性使HA能够像生物密码一样，在皮肤修复的不同阶段传递特定指令。比如，高分子量HA（HMW-HA）在皮肤炎症期，为炎症细胞浸润提供支架，同时抑制炎症因子（如TNF-α）表达，维持组织稳态（如抑制过度炎症反应）。LMW-HA通过HMW-HA经透明质酸酶降解生成，在皮肤修复的增殖期，刺激成纤维细胞增殖和III型胶原合成，推动肉芽组织形成，促进组织重建。由此可见，HMW-HA是“保护伞”，抑制炎症并维持结构；而LMW/oligo-HA是“行动指令”，驱动细胞迁移、增殖和组织重塑[2]。

华熙生物的创新之处在于破解了这套"HA密码系统"，并开发出相应的“分阶应用”技术。通过精确控制HA的分子量分布和配伍成分，实现了从基础保湿到促进再生的功能跃迁。比如，在皮肤修复的增殖期用促增殖配方（rhCOLIII+oligo-HA），动员皮肤细胞快速补充到受损部位，而重塑期用促胶原再生+屏障修复方案（rhCOLIII+LMW-HA+ oligo-HA），同步地促进真皮层和表皮层组织的重建，并通过其他ECM成分的干预，使得皮肤组织修复到完好如初的状态。这种“动态编程”逻辑，将HA的分子量差异转化为精准的修复时序控制，形成“识别-响应-修复”的闭环。

未来华熙生物的研究团队将进一步探索HA信号系统的可编程性。环境响应型HA能在特定pH或酶条件下释放治疗性片段；靶向修饰HA通过嫁接特定寡肽增强组织特异性；动态交联HA可随修复进程自主调整基质力学特性。这些创新方向将使HA从被动的ECM组分转变为主动的修复调控者，真正实现对组织再生过程的精准干预。

当科学家学会“重编程”ECM，我们或许将进入“再生医学2.0”时代。细胞外基质（ECM）不再只是被动的结构支架，而是动态调控细胞行为的“生物指令系统”——它决定组织如何修复、衰老，甚至如何对抗疾病。华熙生物的研究揭示了这一潜力，并通过重组III型胶原与特定分子量透明质酸的组合，可精准调控炎症、增殖与重塑阶段，从而优化皮肤修复质量。这种“ECM编程”逻辑，未来可能突破皮肤范畴，延伸至更复杂的医学挑战。

华熙生物的价值，在于将ECM科学从实验室推向生活。当“熬夜面膜”含有修复ECM的活性成分，当术后凝胶能按需释放不同分子量HA，消费者便直接参与了这场“ECM革命”。未来，随着生物打印、基因编辑等技术的成熟，ECM或许会成为医学的“通用操作系统”——就像手机APP依赖iOS/安卓，我们的健康将依赖于对ECM的精准调控。毕竟，最好的科学不仅是发表在顶刊上的突破，更是能“涂抹”在脸上、注射到体内、改写生命轨迹的现实改变。

引用

[1] Xue, Bin, et al. "Hydrogels with programmed spatiotemporal mechanical cues for stem cell-assisted bone regeneration." Nature Communications 16.1 (2025): 3633.

[2] Aya, Kessiena L., and Robert Stern. "Hyaluronan in wound healing: rediscovering a major player." Wound repair and regeneration 22.5 (2014): 579-593.

[3] Potekaev, Nikolai N., et al. "The role of extracellular matrix in skin wound healing." Journal of Clinical Medicine 10.24 (2021): 5947.

本文作者：孙欣，仅代表个人观点。Bioπ中国美肤科学传播平台发布本文只是为了更多的信息参考，不代表任何有倾向性的投资意见或市场暗示。

THE END

指导单位：中国香料香精化妆品工业协会

受托运营：中国香妆融媒体