综述：毛囊再生研究大揭秘：突破困境，开启毛发新生希望之门

为解决毛囊小型化、缺失及传统治疗局限等问题，研究人员开展毛囊再生研究。结果显示多种再生策略取得进展但面临挑战。这对深入理解毛囊再生机制、推动脱发治疗及再生医学发展意义重大，推荐科研读者阅读。

　　

毛囊再生研究：进展与挑战

在我们的身体上，毛囊（Hair Follicles，HFs）就像一个个小小的 “魔法工厂”，它不仅有着保护身体、感知外界、调节体温的作用，还在社交互动中扮演着重要角色。想象一下，没有毛囊，我们的皮肤就会失去毛发的保护，变得脆弱，而且也无法通过毛发来传达一些情感和信息呢。

毛囊的神奇之处还不止于此，它是一个拥有多种干细胞和复杂微环境的自我维持微型器官。在毛囊干细胞（HFSCs）的周期性激活下，毛囊能够不断地生长、退化和休息，就像一个永不停歇的小循环工厂。然而，这个 “工厂” 也会遇到麻烦。随着年龄的增长，或者受到创伤、疾病的影响，毛囊可能会变小甚至消失，这就是我们常说的脱发问题。据统计，全球脱发人群的数量相当庞大，而且还在逐年增加呢。

目前，治疗脱发的主要方法是自体毛囊单位移植。简单来说，就是把患者自身其他部位的毛囊移植到脱发区域。但这种方法有个很大的局限性，如果患者自身的毛囊储备不足，比如一些严重脱发的患者，这种方法就不太适用了。所以，寻找新的治疗脱发的方法，成为了医学领域的一个重要课题。

为了解决这个难题，众多科研人员都在努力探索。在这个过程中，有研究人员在《Stem Cell Research & Therapy》期刊上发表了一篇名为 “Hair follicle regeneration: a comprehensive review of current strategies” 的论文。这篇论文对毛囊再生的研究进展进行了全面的回顾和分析，为我们带来了许多新的思路和希望。

研究人员在这篇论文中得出结论：虽然目前在毛囊再生方面已经取得了一些进展，但是要实现完全功能性的毛囊替代，还面临着很多挑战。不过，这些研究成果为未来的毛囊再生研究和治疗脱发的新方法提供了重要的理论基础和实践指导。这一研究的意义重大，它让我们更加深入地了解了毛囊再生的机制，有助于推动再生医学的发展，为广大脱发患者带来了新的希望。

那么，研究人员是如何开展这项研究的呢？他们主要运用了以下几种关键技术方法：首先是细胞培养技术，通过培养不同来源的细胞，研究它们在毛囊再生中的作用；其次是组织工程技术，尝试构建模拟毛囊微环境的结构，促进毛囊的再生；最后是生物打印技术，精确地将细胞和生物材料沉积在特定位置，构建具有毛囊结构的皮肤替代物。

下面我们来详细看看研究的结果。

毛囊形态发生

毛囊的发育过程十分奇妙，就像一场精心编排的舞蹈。在胚胎发育时期，毛囊的形成和肾脏、肺、牙齿一样，受到上皮 - 间充质相互作用（EMIs）的驱动。大约在胚胎第 13 天，未分化的表皮会收到来自间充质的 “第一真皮信号”，然后形成一个增厚的上皮层，叫做基板，这标志着毛囊形态发生的早期阶段。在这个过程中，基板的形成涉及到多种信号通路的激活，比如外胚层发育蛋白 A / 外胚层发育蛋白 A 受体（EDA/EDAR）通路、Wnt 信号通路和骨形态发生蛋白（BMP）信号通路。这些信号通路相互协作又相互制约，共同决定了基板的命运。随后，间充质细胞会收到来自基板的 “第一上皮信号”，聚集形成真皮凝聚物，真皮凝聚物再与基板相互作用，促进毛胚的向下生长，最终形成毛囊原基。随着毛囊的成熟，隆突（bulge）出现，它就像一个干细胞的 “仓库”，储存着 CD34/CD49f?的 HFSCs，这些干细胞可以自我更新，为毛囊的生长提供源源不断的 “动力”。

毛囊周期动力学

毛囊的生长是一个循环的过程，就像四季更替一样有规律。在休止期（telogen），真皮乳头（DP）会释放抑制信号，特别是 BMPs，让 HFSCs 处于静止状态。想象一下，HFSCs 就像一个个小种子，在休止期静静地沉睡。当进入生长期（anagen）时，DP 中会积累成纤维细胞生长因子（FGFs）和 BMP 抑制剂，如 Noggin 和转化生长因子 - β2（TGFβ2），同时毛胚中的 Wnt 水平也会上升。这些信号就像闹钟一样，唤醒了沉睡的 HFSCs，促使它们开始分裂和分化，形成新的毛干。而在退行期（catagen），TGFβ1 和 Wnt 拮抗剂会诱导基底上皮细胞凋亡，真皮鞘收缩，将 DP 向上拉，为下一个生长周期做好准备。这个循环过程受到多种信号分子的精确调控，它们之间的平衡一旦被打破，就可能导致毛囊生长异常，引发脱发等问题。

毛囊胚芽组装

为了实现毛囊再生，科研人员尝试了各种方法，毛囊胚芽组装就是其中一种重要的策略。早在 1970 年，Yuspa 团队就进行了一项开创性的实验，他们将胚胎小鼠皮肤的培养物移植到缺乏表皮和真皮的损伤部位，惊喜地发现竟然形成了有毛发的皮肤。这就像是在一片荒芜的土地上，种下了一颗神奇的种子，长出了一片 “毛发森林”。随着细胞分离技术的发展，Worst 团队发现，只有将表皮细胞和真皮细胞一起移植，才能实现毛囊的新生。从那以后，通过将分离的上皮和间充质祖细胞通过贴片或小室实验共同递送，毛囊的修复变得可行起来。

后来，器官胚芽培养技术的出现，为毛囊再生带来了新的突破。在这种方法中，分离的上皮和间充质细胞会在移植前自组织形成毛囊原基。Tsuji Lab 报道称，自组装的毛囊胚芽（HFGs）在体内成功产生了有色素的毛囊，并且这些毛囊能够正常生长和循环。不过，最初的 HFGs 也存在一些问题，比如长出毛发的比例较低。为了解决这个问题，Fukuda Team 通过添加 2% 的 Matrigel，改变了细胞聚集体的形态，使其从哑铃状变成了核壳结构，大大增强了细胞之间的接触和 EMIs，从而将毛囊的发芽效率提高到了近 100%。此外，为了实现临床应用的规模化生产，科研人员还通过在生物材料底物上培养，促进了 HFGs 的高通量生产。

在毛囊胚芽组装的研究中，细胞来源是一个关键问题。目前的研究主要集中在使用胚胎或新生小鼠皮肤的祖细胞，但是这些细胞在临床上存在伦理问题和免疫排斥反应。患者来源的 DP 细胞在体外培养时，也容易失去其固有特性。因此，探索合适的细胞来源成为了研究的重点。有研究尝试通过小分子处理和基因工程诱导前体，这些诱导的前体有潜力成为可行的细胞来源。不过，多能干细胞（PSC）衍生的前体虽然在表型上类似于天然祖细胞，但由于细胞指定不准确，可能无法组装成毛囊。所以，优化从 PSC 诱导细胞的方案至关重要，这既可以提供丰富的细胞资源，又能确保安全性。

从多能干细胞诱导皮肤类器官

干细胞研究的进展为毛囊再生带来了新的希望。多能干细胞，包括诱导多能干细胞（iPSCs）和胚胎干细胞（ESCs），在特定的信号诱导下，具有分化成不同细胞和组织的潜力。科研人员尝试从 PSCs 诱导生成皮肤类器官，这就像是用干细胞这团 “神奇的橡皮泥”，捏出具有毛囊结构的皮肤。

2016 年，Tsuji Team 成功地从鼠 iPSCs 构建了包含毛囊和皮脂腺的三维皮肤系统。他们将 iPSCs 来源的胚胎体作为簇进行移植，得到了整合的皮肤、毛囊和皮下脂肪组织。Wnt10b 的添加增强了毛囊的发芽和成熟。2018 年，Koehler Lab 详细描述了一种从 PSCs 形成鼠毛囊性皮肤的分步配方，他们得到的毛囊在结构上与自然毛囊相似，但在长期培养中存在一些问题，比如基质在第 32 天左右会恶化，毛发无法正常脱落，阻碍了毛囊进入下一个生长周期。

2020 年，Koehler Lab 将他们的策略扩展到人类皮肤再生领域。通过优化 LDN/FGF 的给药时间，他们成功地从 PSCs 诱导出了含毛发的人类皮肤。这些皮肤类器官在培养过程中逐渐发育，形成了分层的表皮、富含脂肪的真皮和有色素的毛囊。然而，这些类器官也存在一些缺陷，比如内部结构是颠倒的，表皮细胞被真皮成分包围，而且培养时间有限，最长只能培养 150 天，否则鳞状细胞会在核心积累。为了解决这个问题，Jung 团队引入了 Wnt 激活和空气 - 液体界面（ALI）培养，得到了扩大的开放皮肤模型，但这些模型的寿命仍然约为 150 天。此外，目前从 PSCs 诱导的皮肤类器官只能模拟面部皮肤，要实现头皮皮肤的诱导，还需要进一步探索。

皮肤替代物生物打印

3D 打印技术的发展为毛囊工程带来了新的机遇。生物打印可以精确地将含有细胞的生物墨水沉积在特定位置，构建出具有毛囊结构的皮肤替代物。在皮肤构建领域，挤出式生物打印（EBB）是一种常用的方法。Miao Lab 利用 EBB 技术，通过将细胞封装在明胶 - 海藻酸盐水凝胶中，分层沉积，成功构建了能够促进毛囊再生的小鼠皮肤。在打印过程中，成纤维细胞和人脐静脉内皮细胞（HUVECs）形成真皮层，DP 细胞点印在中间层，上皮细胞构成表皮层。这些支架能够促进 DP 细胞的自聚集和 EMIs 的启动，在培养 7 天后，DP 细胞和上皮细胞形成了毛囊样的伸长结构，移植后能够促进毛发的生长。

Karande Team 也通过 EBB 技术将毛囊成功整合到人类皮肤构建体中。他们将由 DP 细胞和 HUVECs 组成的球体打印在含有成纤维细胞的预凝胶真皮层内，然后沉积 IV 型胶原蛋白形成真皮 - 表皮连接，最后铺上角质形成细胞形成表皮。在球体打印 48 小时内，毛囊样的柱状结构延伸到表皮层，形成的毛囊在结构上类似于自然组织，但该模型未进行体内移植评估毛囊的发芽或循环能力。

此外，还有研究实现了原位生物打印，利用机器人辅助技术，将皮肤来源的前体直接打印到皮肤缺陷部位。这种方法可以实现一步式打印，避免了传统的分层沉积和移植过程。研究发现，Matrigel 和明胶甲基丙烯酸酯等底物能够支持这些敏感前体的存活和分化。术中生物打印人脂肪来源的细胞外基质和干细胞，还能诱导毛囊样的向下生长，这表明脂肪细胞在毛囊再生中可能发挥着重要作用。

不过，生物打印在毛囊再生应用中也面临一些挑战。获取 DP 细胞和其他原代细胞存在困难，因为供体之间存在差异，而且临床需求巨大，细胞的分离和扩增是一项个体化且劳动密集的任务。此外，生物墨水中允许的细胞密度受到限制，这会影响打印结构的质量。虽然生物打印结构在保持相对一致构象的同时会发生收缩，这一现象可以用于细胞富集，但如何更好地利用这一特性，还需要进一步研究。

在论文的结论和讨论部分，研究人员指出，目前的毛囊再生方法虽然取得了一定的成果，但仍然面临着许多挑战。例如，工程化毛囊的长期循环能力仍然是一个难题，而且对于植入物与周围环境之间的相互作用了解有限。器官胚芽法虽然是早期的可控方法，但使用胚胎或新生小鼠皮肤的祖细胞在临床应用中存在限制。iPSCs 虽然是有前途的细胞来源，但在临床应用前需要解决分化潜能异质性、致瘤性和基因组不稳定性等问题。生物打印技术虽然有很大的潜力，但需要优化细胞来源和生物材料选择，同时还需要深入研究移植后的细胞动力学和微环境重建。

尽管面临诸多挑战，但毛囊再生的研究意义重大。随着对毛囊再生机制的深入理解，我们有望定义真正的毛囊重建，规范工程化程序，从而为脱发和皮肤缺陷的治疗提供更新的方法。此外，毛囊再生研究的成果还可能为更大规模的器官再生研究提供借鉴，推动再生医学领域的发展。未来的研究需要更加注重毛囊再生的本质，寻找可行的细胞来源，深入了解再生毛囊与周围环境的相互作用，为广大脱发患者带来真正有效的治疗方法，让他们重新拥有浓密的毛发，恢复自信。