今日《自然》：治疗头秃的希望！干细胞制造人类皮肤迎来重要突破

▎药明康德内容团队编辑  

顶尖学术期刊《自然》今天在线发表的一篇研究论文中，美国波士顿儿童医院（Boston Children’s Hospital）主导的一支科研团队带来了利用干细胞制造人类皮肤的重要进展。利用人类多能干细胞（iPSC）培养出的皮肤类器官，经过4-5个月，不但形成了皮肤特有的多层组织，更重要的是包含了毛囊、皮脂腺和神经回路，接近完整的真实皮肤。

研究人员相信，这项发现不仅可以帮助科学家研究人类皮肤的发育，更有望为那些受脱发、疤痕或遗传性皮肤病之苦的人带来革命性的治疗。

不起眼的毛孔，巨大的挑战

先来仔细看看皮肤。这是一种复杂的多层器官，主要由表皮层和真皮层组成，包括了毛囊、皮脂腺等各种附属结构。毛囊和皮脂腺的开口——毛孔，虽然不显眼，甚至还被一些爱美人士“嫌弃”，但要知道它们对于皮肤的功能极为重要，参与体温调节、体液维持、介导触觉及疼痛感知等各种过程。如果没有这些附属结构，皮肤也就难以正常地出汗、分泌油脂，以及长出毛发。

▲毛囊、皮脂腺等“附件”对皮肤的功能十分重要（图片来源：123RF）

研究作者在论文中指出，出于研究和临床的目的，用包括了真皮细胞和表皮细胞的培养系统在体外重建人类皮肤已有40多年的历史，然而，有一个艰巨的难题一直未能解决，那就是在体外培养系统中长出含有功能性附件的皮肤。

类器官培养系统带来突破

在这项研究中，Karl Koehler教授及同事利用类器官（organoids）培养系统做出了突破，从人类多能干细胞出发，培育出具有各种皮肤特征的结构。

由于皮肤的表皮和真皮在发育时来源于不同的细胞类型，为了从多能干细胞中培养出包括这两种成分的皮肤类器官，研究人员仔细优化了培养条件，分步添加生长因子，先后诱导出表皮前体细胞和真皮前体细胞。

这些细胞长成了球体。70多天后，球体中开始出现毛囊，每个球体出现了近50个毛囊。与此相关的皮脂腺、神经、肌肉和脂肪也逐渐发育。经过4-5个月的培养期，这些类器官具有明显的表皮层和真皮层，而且含有毛囊、皮脂腺和紧密连接的神经回路。

▲体外类器官培养流程（图片来源：参考资料[2]）

研究人员用单细胞RNA测序等方法分析了体外培养的皮肤类器官。与胎儿标本比较来看，这些皮肤类器官与18周的胎儿面部皮肤相似。

▲体外培养140天的皮肤类器官发育特征与18周胎儿的面部皮肤相似（图片来源：参考资料[2]）

除了体外分析外，研究人员进一步通过动物移植实验，展现了这些新造皮肤的治疗潜力。

他们在免疫缺陷小鼠（以确保移植物不会被动物的免疫系统攻击）的背部皮肤中植入了培养的皮肤类器官。这些类器官不仅能够与小鼠表皮融合，在伤口处形成平面皮肤，而且其中55%的移植物继续生长，长出了2-5毫米的毛发。

▲移植到小鼠背部的皮肤类器官，像真正的人类皮肤那样，长出了黑色的毛发（图片来源：参考资料[1]）

未来的发展

《自然》同期的专文评述对这项研究给予了高度评价，认为“这项工作具有巨大的临床转化潜力”，为治愈秃顶的难题迈出了一大步。尽管在实现应用之前还需要解决很多问题，比如再生的效率和培养的时间等，但“我们相信这个希望终将成为现实”。

题图来源：Pixabay

参考资料

[1] Jiyoon Lee et al., (2020) Hair-bearing human skin generated entirely from pluripotent stem cells. Nature. DOI: 10.1038/s41586-020-2352-3

[2] Leo Wang & George Cotsarelis (2020) Hair-bearing skin grown in a dish. Nature Doi: https://doi.org/10.1038/d41586-020-01568-2

本文来自药明康德内容微信团队，欢迎转发到朋友圈，谢绝转载到其他平台。如有开设白名单需求，请在“学术经纬”公众号主页回复“转载”获取转载须知。其他合作需求，请联系[e-mail]。

---

新冠病毒专题

癌症突破

智慧之光

大脑逻辑 | 母爱 | 脑细胞 | 阿兹海默病血检 | 孤独 | 可乐 | 生酮饮食 | 阿兹海默病毒假说 | 大脑抗衰老 | 麦克阿瑟天才奖 | APP蛋白 | 畅游大脑 | 细菌感染假说 | 睡眠与心血管疾病 | 电击提高记忆力 | 明星抗抑郁药 | 重新定义生死  | 脑机接口 | 分子蓝图 | 突破血脑屏障

热门前沿