我们可以将功能性小鼠毛囊添加到科学家在实验室中在体外成功培育的身体部位。
研究人员首次利用从小鼠胚胎中获得的细胞来产生毛囊? 小型、简单版本的风琴? 头发长出来了。
此外,它们能够影响头发的色素沉着。 而且,当毛囊被移植到活体无毛小鼠体内时,它们在多个毛发生长周期中继续发挥作用。
研究小组表示,这项研究可以帮助治疗脱发,并提供替代模型和药物筛选。
毛囊在胚胎发育过程中形成。 外层皮肤层或表皮与其旁边的结缔组织层(即间充质)相互作用,触发细胞开始聚集形成器官的形态发生过程。
这些导致毛囊形成的表皮间质相互作用尚不清楚。 在实验室环境中,科学家们成功地培育出含有毛囊的小鼠和人类皮肤类器官,但事实证明,成功地单独培育毛囊是难以实现的。
但近年来,科学变得越来越复杂,因此由日本横滨国立大学生物医学工程师 Tatsuto Kageyama 领导的科学家团队决定尝试一下。
他们从从胚胎小鼠中收获的两种类型的细胞开始:上皮细胞(皮肤); 和间充质。
其中一些细胞群是用一种称为基质胶,一种源自小鼠的膜制剂,可帮助细胞形成结构; 有些是在没有基质胶的情况下培养的。
差异是惊人的。 这两种类型的细胞聚集在一起,然后在聚集体中自发分离,形成有组织的结构。
如果没有基质胶,或者后来添加基质胶,这些结构呈哑铃形,无法发育成功能性卵泡。
然而,当在细胞接种培养物后六小时内添加基质胶时,结构由被间充质细胞壳包围的上皮细胞核心组成。
研究人员说,这种排列增加了两种细胞类型之间的接触面积,促进斑点发育成卵泡。
事实上,这正是他们所观察到的。 这些核壳斑点发育成成熟的、能够产生毛发的毛囊类器官,成功率几乎为 100%,23 天后就长出了 2 毫米的毛发。
在此过程中,研究人员能够在分子水平上研究毛囊如何发育和产生头发。
他们还测试了一种刺激黑色素细胞(参与色素沉着的细胞)产生的药物。
当这种药物添加到培养物中时,从毛囊类器官长出的毛发比未添加药物的毛发色素更浓。
最后,他们将培养的卵泡移植到裸鼠体内? 专门培育出免疫系统受到抑制的实验室小鼠? 观察类器官是否能够融入生命体。
一旦移植,类器官就会成熟为完整的毛囊,并产生毛发,并经历几个生长周期,持续至少 10 个月。
显然,这是一项小鼠研究,目前还不能推断到人类身上,但人类研究是下一个议程。
与小鼠研究不同的是,该团队不会使用从胚胎中收获的细胞,而是将成年人捐赠的细胞进行逆向工程改造,,他们希望从中生长出所需的上皮细胞和间充质细胞。
这个过程本身可能具有启发意义,但最终目标是一个雄心勃勃的目标。 研究小组希望他们的研究能够找到治疗脱发或秃发等影响所有性别的疾病的方法。
此外,毛囊形态发生和发育的体外模型可能会减少我们对动物测试的依赖。
该团队的研究成果发表于科学进步。