Science子刊：成功在培养物中培养出完全成熟的毛囊

一个来自日本的研究团队研究了毛囊生长和头发色素沉着的过程，成功地在培养中培育出了毛囊。他们的体外毛囊模型增加了对毛囊发育的理解，这可能有助于在治疗脱发疾病、动物试验和药物筛选方面开发有用的应用。他们的研究结果发表在《科学进展》杂志上。

　　

   

   

图:经过长时间的培养后，由毛囊产生的具有代表性的长芽毛囊。    

图片来源:横滨国立大学

一个来自日本的研究团队研究了毛囊生长和头发色素沉着的过程，成功地在培养中培育出了毛囊。他们的在体外毛囊模型增加了对毛囊发育的理解，有助于在治疗脱发疾病、动物试验和药物筛选方面开发有用的应用。

在胚胎发育过程中，被称为表皮层的皮肤外层和被称为间充质的结缔组织之间会发生相互作用。这些相互作用就像信使系统一样触发毛囊形态发生。形态发生是生物体中细胞组织成组织和器官的过程。

在过去的几十年里，科学家们利用动物模型探索了与毛囊发育相关的关键机制。由于完全理解这些毛囊发育的机制仍然具有挑战性，毛囊形态发生还没有在实验室培养皿中成功复制。

最近，类器官培养得到了广泛的关注。类器官是器官的微小、简单版本——科学家生产它们，并在实验室培养皿中用它们来研究组织和器官的发育和病理。“类器官是阐明毛囊形态发生机制的一个有前途的工具在体外横滨国立大学(Yokohama National University)工程学院助理教授龟山达人(Tatsuto Kageyama)说。

研究组利用相当低浓度的细胞外基质，控制两种胚胎细胞产生的结构，合成了毛囊器官。细胞外基质是人体的框架，为细胞和组织提供结构。细胞外基质将两种类型的胚胎细胞之间的间距从哑铃型调整为核壳型。新形成的具有典型特征的毛囊出现在核壳状组中。这些核壳状组增加了两个细胞区域之间的接触面积，以增强促进毛囊生长的机制。

研究小组开发的类器官培养系统以几乎100%的效率生成了毛囊和毛干。毛囊类器官产生完全成熟的毛囊，毛柄长(培养23天约3毫米长)。当这种生长发生时，研究人员可以监测毛囊的形态发生和头发色素沉着在体外了解这个过程中涉及的信号通路。

研究人员检查了毛囊器官用于药物筛选和再生医学的可行性。然后，他们在培养基中加入了一种刺激黑色素细胞的药物，这种药物在产生头发颜色着色中起着关键作用。加入这种药物后，研究人员显著改善了毛发样纤维的色素沉着。此外，通过移植毛囊类器官，他们实现了高效的毛囊再生与重复的头发周期。他们相信在体外毛囊模型对了解毛囊诱导、评价毛发色素和毛发生长药物以及毛囊再生具有重要意义。

研究人员的发现也可能被证明与其他器官系统有关，有助于理解生理和病理过程是如何发展的。展望未来的研究，该团队计划用人类细胞优化他们的类器官培养系统。“我们的下一步是使用来自人类的细胞，并应用于药物开发和再生医学，”横滨国立大学(Yokohama National University)工程学院的Junji Fukuda教授说。

他们未来的研究可能最终为脱发疾病(如男性和女性都常见的雄激素性脱发)的新治疗策略的开发开辟新的研究途径。

研究团队包括来自横滨国立大学、神奈川产业科学技术研究所和日本科学技术厅的katsuto Kageyama;横滨国立大学的Akihiro Shimizu, Riki Anakama, Rikuma Nakajima和Kohei Suzuki;国立卫生科学研究所的Yusuke Okubo;以及来自横滨国立大学和神奈川工业科学与技术研究所的Junji Fukuda。

经费由日本科学技术厅提供;日本文部科学省、神奈川产业科学技术研究所、日本医学研究开发机构、住友财团、Hoya科学财团和花王黑色素研讨会。

文章标题

Reprogramming of three-dimensional microenvironments for in vitro hair follicle induction