毛囊类器官:实现体外毛囊发生,生发效率接近 100%!

时间:2022-12-28 18:00:34   热度:37.1℃   作者:网络

《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。

-01-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 University)在 Science 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。

-02-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,表皮上皮细胞和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。

而类器官(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和再生医学的可行性。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。

-03-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。

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