来源:创始人 更新时间：2022-10-26
前日，10 月 24 日，是程序员节。工作压力大、作息不规律的程序员，被网友戏称为「头发最珍贵的职业」。
为了应对日益严重的脱发，已出现了多种治疗方法。植发正是一种当前新兴的治疗方法，一般通过将后脑勺的毛囊移植到需要移植的部位，让原本「秃」了的地方重新长出新发。
但这一方法不仅会引起后脑勺的肿大疼痛甚至造成疤痕，也不适用于那些原有毛囊数量不足的人。
近年以来，类器官组织培养领域受到了广泛关注。类器官通常是三维的细胞培养物，由于其体积微小但却包含了代表器官的一些关键特性，科学家通常利用它们进行组织和器官的发育和病理学研究。现在，该技术有望为脱发疾病患者带来福音。
10 月 21 日，来自日本横滨国立大学（Yokohama National University）的一组研究人员利用从胚胎小鼠处获得的细胞，成功地在培养皿中培育出完全成熟的毛囊。
该研究小组长期专注于探究毛囊生长和毛发色素沉着过程，新培育出的体外毛囊模型进一步增加了其对毛囊发育的理解，该成果或将有助于开发脱发疾病相关疗法、动物试验和药物筛选等应用，其研究成果发表于 Science Advances 杂志。
在过去的几十年中，尽管科学家们已经使用动物模型探索了与毛囊发育相关的部分关键机制。但由于体内环境过于复杂，想要充分阐明其分子机制仍然存在挑战。因此，在实验室培养皿中培育出完全成熟的毛囊未曾实现。
为了更好地理解组织之间的相互作用，日本横滨国立大学的Junji Fukuda及其团队建立起毛囊类器官，通过控制类器官的结构从而促进毛囊生长。
伦敦玛丽女王大学的Kairbaan Hodivala-Dilke教授认为，难点在于不同类型的细胞需要不同的营养，同一种细胞在体外与体内需要的营养又不同。
福田淳二团队这次的突破是发现了一种培养基制胶Matrigel的新用法，可以诱导细胞重新编程为毛囊。
该基质胶是一种从 Engelbreth-Holm-Swarm 小鼠肉瘤中提取的富含层粘连蛋白 111 的基底膜，是类器官最常用的基质。这种基质胶广泛用于各种组织的培养，通常是以水凝胶的形式包裹住干细胞。
但这次研究的新方法是保持Matrigel在足够低的浓度，使之不会形成水凝胶，也不会组织细胞的聚集。能够有效控制两种细胞类型的排列，导致上皮细胞的核心形成，而上皮细胞的核心又被间充质细胞包围。
该团队选取了两种胚胎细胞——胚胎背侧上皮细胞和间充质细胞，使用低浓度基质胶（Matrigel），作为支持结构并将细胞重编程为毛囊。
该团队认为，在实验室培养皿中以这种核壳结构排列它们，增加了两个细胞之间的接触面积，并增强了驱动毛囊发育的相互作用。而通过与非基质胶培育实验进行对比，研究团队发现两组之间形成了惊人的差异。没有基质胶协助的细胞结构呈哑铃状，无法发育成为功能性细胞。
“想象一个毛囊，它的中间有头发，然后在毛囊和其他特殊细胞周围有一层层的上皮细胞，”相关研究人员介绍道，基质胶允许这些细胞在实验室中以该特殊的方式生长，使它们可以相互“攀爬”，就像在体内时一样。
这种环境下，间充质干细胞（Mesenchymal Cells）会慢慢包围住上皮干细胞（Epithelial Cells），组成一个聚集体。培养两天后，类毛囊结构会从中生长出来。第三天再将毛囊状结构包裹在凝胶培养基中，毛干开始延直线生长延伸。
在培养 23 天后，研究人员得到了完全成熟的毛囊，并生长出了约 3 毫米的毛干，与小鼠正常毛发的生长周期保持一致，其在体外的生成效率几乎达到 100%。
在随后的移植试验中，体外培养的毛囊显示出强烈的再生活性，至少维持了十个月。研究团队认为这套培育系统也可能用于其他器官的培育，并用人工培育器官代替动物实验。
而在另一组实验中，研究人员在培养皿中添加了一种刺激黑色素细胞的药物，这种药物能够在产生头发颜色色素沉着中起关键作用。通过添加这种药物，研究人员显著改善了头发状纤维的头发色素沉着，这说明毛囊类器官具备用于药物筛选和再生医学的可行性。
此外，通过将毛囊类器官移植到裸鼠体内，研究团队在生长周期内实现了毛囊的充分循环再生。由此，体外毛囊模型对于了解毛囊诱导、药物评估以及再生毛囊等具有重要价值。
重要的是，在此过程中，该团队能够在体外监测毛囊形态发生和毛发色素沉着的过程，并对其背后的信号机制获得新的见解。
研究团队介绍，与小鼠研究不同的是，人源细胞不会使用从胚胎中采集的细胞，而是将成人捐赠的细胞重编程为干细胞，然后再生长出所需的上皮细胞和间充质细胞。
研究小组表示，这项研究最终可以帮助治疗脱发，通过移植毛囊取代现有的头发移植，并且为相关药物和疗法研究领域带来新的见解。
该研究开发了一种毛囊类器官培养系统，该系统以几乎 100% 的效率在体外生成了毛囊和毛干，并在移植到裸鼠皮肤上后，依然具有强大的毛发再生能力。
这一模型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。
更值得期待的是，该研究团队计划在之后使用人类来源的细胞对这一类器官培养系统进行优化。 Junji Fukuda 说，「我们的下一步是使用来自人类的细胞，并申请药物开发和再生医学研究」。
这一发现虽然不会治愈脱发，但却为治疗脱发奠定了基础。未来的研究最终可能为开发新的脱发疾病治疗策略开辟新的研究途径，例如男性和女性常见的雄激素性脱发。或是实验室培养的人类毛囊有一天可用于进行移植，治疗脱发。
