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毛囊类器官:实现体外毛囊发生,生发效率接近100%!

admin7个月前 (12-07)皮肤科19

撰文:南宫明月

来源:干细胞者说

《中国人头皮健康白皮书》数据显示,我国脱发人数已超2.5亿,平均每6人中就有1人脱发。此外,脱发年轻化趋势越来越明显,熬夜猝死已经不是当代年轻人焦虑的问题,脱发才是。

植发正是一种当前新兴的治疗方法。植发只能算是拆东墙补西墙的权宜之计,即通过征用后脑勺茂密的毛囊,去填补日渐稀疏的头顶,虽能在一定程度上挽回颜值,却无法增加头发的总量,严重脱发人更要面对无发可征的困境。

日本研究者开发了一种毛囊类器官培养系统,可在体外实现毛囊发生及毛发生长,为脱发机制的研究和治疗提供了全新思路。

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毛囊类器官:拯救脱发新思路

2022年10月21日,日本横滨国立大学Yokohama National UniversityScience Advances上发表了一项研究:通过使用低浓度基质胶控制上皮和间充质细胞的空间排列,成功制造一种毛囊类器官,可以实现体外毛囊发生和毛发生长,其中毛干生成率约为100%,为毛发再生提供了一种新的思路

图片来源:Science Advances

毛囊类器官模型将帮助我们增加对毛囊发育的理解,还可用于毛囊再生和脱发治疗相关的药物筛选和动物试验。甚至有一天,实验室培养的人类毛囊将可能用于移植,以治疗脱发。

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毛囊类器官培养系统,毛干长起来

众所周知,毛囊在出生后会动态地循环再生。一般来说,在胚胎发育的早期,表皮上皮细胞间充质结缔组织之间会发生相互作用,触发毛囊形态发生。由于目前来说,充分了解毛囊发育的机制仍然具有挑战性,因此毛囊形态发生尚未在实验室培养皿中成功复制。

类器官Organoid是一种由干细胞或器官祖细胞发育而来的,与体内的来源组织和器官高度相似的微型器官,能够真实地模拟器官组织的生理特性横滨国立大学工程学院助理教授 Tatsuto Kageyama也表示,类器官是阐明体外毛囊形态发生机制的一种很有前途的工具。

图片来源:Science Advances

首先,研究人员分析了毛囊生长和毛发色素沉着的过程,通过控制上皮-间充质相互作用(EMI)以及体外上皮和间充质细胞的三维排列,在培养物中成功生成了毛囊,从而促进毛发生长。

▉ 毛囊类器官,模拟人体毛发形成

类器官通过利用三维结构,能更真实模拟人体器官特性。研究小组通过使用相当低浓度的基质胶,控制两种类型的胚胎细胞产生的结构,使上皮-间充质细胞相互作用,来制造毛囊类器官,促进毛囊产生,长出的毛干变长。这些毛囊具有特定的特征,包括凸起、亚凸起、真皮乳头、黑素体、脂肪组织和角质层。

值得一提的是,毛囊类器官以100%的效率生成了毛囊和毛干,产生了完全成熟的毛囊,毛干长度可达3 mm左右。这是前所未有的结果。

图片来源:Science Advances

▉ 毛囊干细胞,用于药物筛选

紧接着,研究人员检查了毛囊类器官用于药物筛选再生医学的可行性他们在培养基中添加了一种能够刺激黑色素细胞的药物——α-MSH,这种药物在产生头发色素沉着中起到关键作用。结果发现,通过添加这种药物,显着改善了毛发纤维的毛发色素沉着。

此外,研究人员发现,添加基质胶还可以促进黑色素沉积,及毛干延伸

图片来源:Science Advances

毛囊类器官,用于再生医学

当研究人员将毛囊类器官移植到裸鼠背侧皮肤时,裸鼠表现出了很强的毛发再生活性,毛发周期至少重复了10个月(大约每月一次)

此外,通过移植毛囊类器官,研究人员通过重复毛发周期实现了有效的毛囊再生。由此,研究人员认为,体外毛囊模型对于更好地理解毛囊诱导、评估毛发色素沉着和毛发生长药物以及毛囊再生具有重要价值

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文末小结

总结一下:本研究通过使用相当低浓度的基质胶,控制上皮细胞和间充质细胞的空间排列,从而制造毛囊类器官,在体外高效(~100%)产生毛干。生成的毛干长度在23 天后达到约3 毫米,这是以前从未达到过的

毛囊类器官不仅可用于了解毛囊发育的机制,还可应用于毛囊及毛发再生的药物筛选,以及替代相关的动物试验。

参考文献:

1. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add4603

2. https://www.eurekalert.org/news-releases/968166

《自然 · 综述》:T细胞在衰老中的角色

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