如果脱发是可以通过在实验室中培养出完全具备活力的毛囊来进行根治,那将是怎样的医疗革命?目前市面上的米诺地尔或非那雄胺等药物往往只能延缓脱发的进程,而无法从根本上实现真正的毛囊再生。
最近,由OrganTech公司和日本理化学研究所(RIKEN)等机构组成的联合科研团队在BBRC期刊上发表了一项成果,成功在体外实现功能性毛囊再生的“最小干细胞组合”,为规模高达150亿美元的脱发治疗市场带来了真正的再生医学曙光。
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要在实验室的培养皿里“种”出真实的头发,科学家们采用了一种被称为“器官原基法”的精妙三维细胞操作技术。过去,研究人员尝试将成体小鼠触须毛囊的隆突区上皮干细胞与毛乳头(DP)细胞混合,但遗憾的是,这种组合在体外仅仅能发育出毛球,却无法实现向下生长,更别提长出毛干了。
为了解开这个限制毛发再生的锁扣,研究团队对培养基和细胞组合进行了大量探索,最终发现,如果在高密度下加入第三种神秘的细胞——真皮来源的间充质细胞(DDMCs),并在包含干细胞培养基和成熟培养基的双步培养策略(SC-M)下进行培养,毛囊原基就能奇迹般地实现完整的向下生长,长出含有成熟皮脂细胞的结构,并产生真实的毛干。这一发现首次证明了,除了经典的上皮和毛乳头细胞,毛囊的体外发育与成熟绝对离不开周围辅助间充质细胞的保驾护航。
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这些赋予毛囊生长魔力的“神秘辅助者”究竟是什么来头?研究人员对这些间充质细胞进行了深度的身份鉴定。他们对比了不同来源的脂肪组织,发现无论是腹股沟还是性腺周围的常规脂肪干细胞都无法胜任,只有来源于长毛皮肤皮下层的新鲜DDMCs才能有效促进体外毛囊的向下生长和毛干生成。这是一群高表达PDGFRα、Sca1和CD34的间充质细胞。研究人员还成功在体外扩增了这些细胞,并在天然触须毛囊的隆突区周围(ABM)也找到了具备同样标记和生长支持能力的细胞群,这证实了它们作为毛囊器官特异性间充质细胞的独特性和强大功能。
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为了亲眼目睹这些细胞是如何在微观世界中搭建毛囊结构的,研究团队利用高倍荧光活细胞成像技术追踪了毛囊向下生长期的细胞动态。带有荧光标记的DDMC/ABM细胞在毛囊周围特异性地分布,并分化为毛鞘(DS)细胞,进而形成一层薄薄的结缔组织鞘(CTS),紧紧包裹着外根鞘(ORS)。这种细胞增殖与机械牵引相协调的机制,驱动毛囊在体外像在头皮上一样向下扎根。
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这项技术并没有停留在培养皿里的单根孤立毛囊上。科学家们利用这些体外再生的毛囊与真皮层细胞,构建出了一个包含功能性毛囊的完整3D人工皮肤器官系统。在这个模型中,再生的毛囊不仅破皮而出,甚至在完全体外的环境中重现了“毛囊周期”——它们经历了长达数十天的生长期和退行期的循环更迭。
当这个带有体外再生毛囊的3D人工皮肤被原位移植到裸鼠背部后,毛囊不仅成功存活、维持着毛发周期,还能长出毛发,并且与宿主体内的神经纤维和立毛肌建立了完美的连接,展现出了与自然毛囊无异的完整生理功能。
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正如OrganTech公司的首席执行官Yoshio Shimo所言,这项研究不仅仅定义了功能性毛囊再生的基础细胞蓝图,更极大强化了他们在器官级再生医学上的广阔战略。通过精准调控上皮细胞与间充质细胞的相互作用,科学界现在已经掌握了在体外利用最小干细胞集重建复杂器官功能的密码。随着国际专利的布局和针对脱发等再生适应症的临床转化稳步推进,未来,脱发患者或许不再需要依赖治标不治本的药物,而是可以通过在体外培养自身的“完美毛囊单位”来一劳永逸地解决烦恼。
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