Abstract Pressure ulcer (PU) is a chronic wound often seen in spinal cord injury patients and other bed-bound individuals, particularly in the elderly population. Despite its association with high mortality, the pathophysiology of PU remains poorly understood. Here, we compared single-cell transcriptomic profiles of human epidermal cells from PU wound edges with those from uninjured skin and acute wounds (AWs) in healthy donors. We identified significant shifts in the cell composition and gene expression patterns in PU. In particular, we found that major histocompatibility complex class II (MHCII) expressing keratinocytes were enriched in patients with worse healing outcomes. Furthermore, we showed that the IFNγ in PU-derived wound fluid could induce MHCII expression in keratinocytes and that these wound fluid-treated keratinocytes inhibited autologous T cell activation. In line with this observation, we found that T cells from PUs enriched with MHCII+ keratinocytes produced fewer inflammatory cytokines. Overall, our study provides a high-resolution molecular map of human PU compared to AW and intact skin, providing new insights into PU pathology and the future development of tailored wound therapy.

Abstract Background Although the widespread expression of circular RNAs (circRNAs) has only been recognized recently, increasing evidence has suggested their important roles in health and disease. To identify clinically relevant circRNAs with potential for wound diagnosis and therapy, an in-depth characterization of circRNA expression in human healing and non-healing wounds is a prerequisite that has not been attained yet. Methods We collected wound-edge biopsies through the healing process of healthy donors and in chronic non-healing venous ulcers (VU). Paired total RNA- and small RNA-sequencing were performed to profile circRNAs, protein-coding mRNAs, and microRNA expression. We analyzed the co-expression relationship between circRNAs and mRNAs with weighted correlation network analysis (WGCNA) and constructed circRNA-microRNA-mRNA networks. For the circRNAs surfaced in the in-silico analysis, after validating their expression with RT-PCR and sequencing, we silenced hsa-CHST15_0003 and hsa-TNFRSF21_0001 expression in keratinocytes with siRNAs and studied their function with transcriptomic profiling and live-cell monitoring. Results Our study unravels the dynamically changed expression patterns of circRNAs during human skin wound healing and their abnormal expression signature in VU, which are presented as a searchable web resource ( http://130.229.28.87/shiny/circRNA_wholebiopsy-shinyApp/ ). In silico analysis deciphers the circRNA-miRNAs-mRNA networks specific to the inflammatory and proliferative phases of wound repair and VU, the biological processes that circRNAs are involved, and the circRNAs that could act as miRNAs sponge in human wounds. Importantly, we found that hsa-CHST15_0003 and hsa-TNFRSF21_0001, two circRNAs upregulated in VU, hampered keratinocyte migration while promoting proliferation through modulating gene networks underpinning these cellular processes. Conclusion By integrating circRNA, mRNA, and miRNA expression profiles in a unique collection of clinical samples, we identify the circRNAs that are relevant to human wound healing physiology and pathology. This study paves the way to decipher the functional significance of circRNAs in tissue repair.

Summary Both circular RNAs (circRNA) and microRNAs (miRNA) have emerged to play important roles in health and disease. To understand their function in tissue repair, we profiled circRNA, linear RNA, and miRNA expression dynamics in human wound-edge keratinocytes across the wound healing process. Our investigation spotlighted circASH1L(4,5) and its engagement with miR-129-5p, both of which levels were increased with wound repair. Unlike conventional miRNA sponging, circASH1L enhanced miR-129 stability and silencing activity by protecting this miRNA from target-directed miRNA degradation (TDMD) triggered by NR6A1 mRNA. TGF-β signaling, pivotal in wound healing, fostered circASH1L expression while suppressing NR6A1, thus enhancing the miR-129 abundance at the post-transcriptional level. Functionally, circASH1L and miR-129 enhanced keratinocyte migration and proliferation, crucial for re-epithelialization of human wounds. Collectively, our study uncovers circRNAs’ novel role as shields for miRNAs and sheds light on the physiological importance of regulated miRNA degradation in human skin wound healing.

ABSTRACT After a skin injury, keratinocytes switch from a state of homeostasis to one of regeneration leading to the reconstruction of the epidermal barrier. The regulatory mechanism of gene expression underpinning this key switch during human skin wound healing is enigmatic. Long noncoding RNAs (lncRNAs) constitute a new horizon in the understanding of the regulatory programmes encoded in the mammalian genome. By comparing the transcriptome of an acute human wound and skin from the same donor as well as keratinocytes isolated from these paired tissue samples, we generated a list of lncRNAs showing changed expression in keratinocytes during wound repair. Our study focused on HOXC13-AS , a recently evolved human lncRNA specifically expressed in epidermal keratinocytes, and we found that its expression was temporally downregulated during wound healing. In line with its enrichment in suprabasal keratinocytes, HOXC13-AS was found to be increasingly expressed during keratinocyte differentiation, but its expression was reduced by EGFR signalling. After HOXC13-AS knockdown or overexpression in human primary keratinocytes undergoing differentiation induced by cell suspension or calcium treatment and in organotypic epidermis, we found that keratinocyte differentiation was promoted, while the cell inflammatory response was suppressed. Moreover, RNA pull-down assays followed by mass spectrometry and RNA immunoprecipitation analysis revealed that mechanistically HOXC13-AS sequestered the coat complex subunit alpha (COPA) protein and interfered with Golgi-to-endoplasmic reticulum (ER) molecular transport, resulting in ER stress and enhanced keratinocyte differentiation. In summary, we identified HOXC13-AS as a crucial regulator of human epidermal differentiation.

Abstract Delayed skin wound healing and excessive scarring are consequences of an impaired healing process and represent a major health and economic burden worldwide. Current intervention strategies lack efficacy and suffer from high recurrence rates necessitating the investigation into alternative treatment modalities like circular RNAs (circRNAs). By RNA sequencing, we profiled circRNA expression changes during human skin wound healing as well as in keratinocytes and fibroblasts isolated from donor-matched skin and acute wounds. CircGLIS3 was found to be transiently upregulated in the dermal fibroblasts upon skin injury, which was at least partially due to the activated IL-1 signaling. Similarly, overabundant circGLIS3 expression was detected in human keloid lesions compared to the surrounding healthy skin. We found that circGLIS3 resided mainly in the cytoplasm, where it interacted with and stabilized Procollagen C-endopeptidase enhancer 1 (PCPE-1) protein to enhance TGF-β signaling, fibroblast activation, and production of extracellular matrix – important biological processes required for wound repair. Accordingly, knockdown of circGLIS3 in human ex vivo wounds potently reduced wound contraction and delayed re-epithelialization. Collectively, we have identified a previously uncharacterized circRNA regulator of human skin wound healing that may open an avenue for circRNA-based therapeutics for abnormal scarring or nonhealing wounds. One Sentence Summary Transient increase of the circular RNA circGLIS3 promotes the wound fibroblast activation and extracellular matrix production to facilitate wound closure.

Abstract MicroRNAs (miR) are important posttranscriptional regulators and exhibit a high potential to be utilized in diagnosis and therapy. However, our insufficient knowledge of the miR-mediated gene regulation in human skin wound healing severely hinders the identification of clinically relevant miRs. Here, we performed paired small RNA and long RNA sequencing in human tissue samples, including matched skin and acute wounds collected at each healing stage and chronic non-healing venous ulcers (VU). With integrative small and long RNA-omics analysis, we developed a compendium ( https://www.xulandenlab.com/humanwounds-mirna-mrna ), which will be an open, comprehensive resource to broadly aid wound healing research. With this first clinical, wound-centric resource of miRs and mRNAs, we identified 17 pathologically relevant miRs that exhibited abnormal VU expression and displayed their targets enriched explicitly in the VU gene signature. Intermeshing regulatory networks controlled by these miRs revealed their high cooperativity in contributing to chronic wound pathology characterized by persistent inflammation and proliferative phase initiation failure. Furthermore, we demonstrated that miR-34a, miR-424, and miR-516, upregulated in VU, cooperatively suppressed keratinocyte growth while promoting inflammatory response. Collectively, our study opens the possibility of developing innovative wound treatment that targets pathologically relevant cooperating miRs to attain higher therapeutic efficacy and specificity.