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《自然》重磅:治疗头秃迎来重大突破!科学家首次培养出最接近真实形态和功能的皮肤类器官,移植后生发率达到55%丨科学大发现

《自然》重磅:治疗头秃迎来重大突破!科学家首次培养出最接近真实形态和功能的皮肤类器官,移植后生发率达到55%丨科学大发现
2020年06月04日 20:16 新浪网 作者 奇点网-Geekheal

  头有点秃,最近几年似乎成为了年轻人的共同烦恼,反正奇点糕是不相信什么越秃越强的说法。不过就算保温杯里泡上枸杞,也不容易跟上被头发抛弃的脚步啊。

  万一要真秃了,就只能指望科研大佬们,早日在治疗脱发方面取得突破了。十几年前,美国脱口秀就拿这事儿开涮,调侃道:“经过不懈努力,科学家们终于能在小鼠身上治疗秃头啦!”

  十六年后的今天,《自然》上发表的最新成果,总算能让科学家们出口气了:哈佛大学的研究团队,利用人多能干细胞培育出了包含毛囊等附属结构的皮肤类器官(Organoid),将它们移植到小鼠身上时,55%的类器官成功长出了毛发!

  皮肤的质地和结构,其实是非常复杂的,重建皮肤及相关附属结构,一直被视为生物医学领域难度极大的挑战。因此这项研究不仅在治疗脱发上有着极大的转化潜力,还为探索皮肤的奥秘和研究相关疾病,提供了一个非常理想的模型[1]。

《自然》重磅:治疗头秃迎来重大突破!科学家首次培养出最接近真实形态和功能的皮肤类器官,移植后生发率达到55%丨科学大发现

  Nature系一图流

  (图片来源:Nature)

  别看皮肤只分为表皮和真皮两层,但几十年来,以表皮细胞和真皮细胞为基础,在体外培养皮肤的努力,仍然只停留在植皮救命的水平上,没法让皮肤接近真实的形态和功能。

  这其中的难点,就是在形成皮肤的各种附属结构上,比如生发的毛囊、出汗的汗腺等等,有了这些附属结构,皮肤才能具备正常的功能。这就需要表皮和真皮细胞充分发挥相互作用,但两种细胞的胚胎起源却并不一致。

  解决这种问题,就得让“万能”的多能干细胞出场啦,因为多能干细胞具备在一定条件下,分化为多种细胞的潜力。比如在本次研究中,研究团队设置的条件,就是分步添加不同的生长因子。

  研究团队首先向干细胞中添加了骨形态发生蛋白4(BMP4)和转化生长因子-β(TGF-β)抑制剂,来诱导表皮形成,然后错开时间,再添加生长因子FGF2和BMP抑制剂,诱导颅神经嵴细胞的形成,这类细胞是面部真皮细胞的来源。

《自然》重磅:治疗头秃迎来重大突破!科学家首次培养出最接近真实形态和功能的皮肤类器官,移植后生发率达到55%丨科学大发现

  只添这点东西不够啊,还得有培养基

  经过70多天的培养后,这些长成了个球的皮肤类器官上,平均每个都有超过50个毛囊,正是这些毛囊产生了毛发。此外,与毛囊相关的皮脂腺、神经及其受体、肌肉和脂肪组织也逐渐发育,最终形成了较为完整的皮肤。

  新生成的大多数毛发,都是由黑色素细胞染色的,而这些黑色素细胞,也由此前诱导的颅神经嵴细胞发育而来。此外,新生毛囊的空间分布状态,也和人体正常情况下类似,说明毛囊形成保留了正常的形成模式。

  研究团队进行的单细胞RNA测序等分析显示,这些皮肤类器官的特征,也可能随着培养条件的不同发生变化。比如在培养期只有一个月时,类器官的基因表达和细胞组成,就具有人体下巴、脸颊和耳朵皮肤的特征。

  也就是说,根据培养条件不同定制不同部位的皮肤,在未来也是完全可能的。而当培养期延长到140天时,这些皮肤类器官的外表,就已经与18周的胎儿面部皮肤相似,毛囊也达到了成熟水平,同时也接近了体外培养的时间上限。

《自然》重磅:治疗头秃迎来重大突破!科学家首次培养出最接近真实形态和功能的皮肤类器官,移植后生发率达到55%丨科学大发现

  图b就是培养140天时的类器官,连囊状软骨都有,和图c的18周胎儿皮肤很像了

  研究团队在免疫功能不全小鼠的背部皮肤上,作了一些小切口,然后把类器官移植进去,发现它们能够成功和小鼠皮肤融合,而且有55%的移植器官上,向外长出了2-5毫米的毛发!剩下的移植器官则有些没长发,有些长发方向反了

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  选用免疫缺陷小鼠,是因为担心毛囊被免疫系统排斥

  很显然,这种移植技术如果真的成熟,那对于脱发、皮肤创伤、瘢痕形成的治疗都意义重大,因此《自然》也同步发表了评论,对本次研究给予了高度评价。

  但评论中也指出,这项技术从实验到成熟,还要克服很多的问题,比如头发的生长效率如何,能否像人的正常头发一样循环生长,类器官中缺少免疫细胞等等。

  而且研究中的类器官,足足培养了140天才能移植,放到现实中,烧伤患者的皮肤移植手术,可绝对等不了这么久,这就可能限制临床应用。

  不过迈出这第一步的意义,终归是重大的。奇点糕希望这次不要再等个16年,最好在有需求之前,就能看到这项技术真正成熟……地中海什么的,才不要呢。

  编辑神叨叨

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