多能干细胞|秃头有救了！干细胞技术让人造皮肤长出毛发( 二 )
李栋介绍 ， 李智运等人利用类器官3D培养模式 ， 诱导出多种细胞类型 ， 结合基质胶（matrigel ， 由多种细胞胶质蛋白组成的混合物）三维环境 ， 促进细胞极性排列 ， 让细胞间实现通信互动 。 他们先诱导颅神经嵴细胞（CNCC）的形成 ， 后续采用旋转漂浮培养技术 ， 控制CNCC和表皮细胞间相互影响、诱导和反馈 ， 在类器官中形成具有突出毛囊的胞囊 ， 协作发育并最终形成功能性皮肤组织 ， 模拟了皮肤组织间相互诱导分化的发育过程 。
此项研究的另一个重要创新 ， 在于皮肤组织培养的多个关键节点上 。 他们有序地采用了多种因子和信号通路抑制剂 ， 并精密控制气液界面培养的介入时机 ， 调控组织细胞的分化方向 。 这一培养体系也可用于其他组织器官的再生 。 李天晴说 。
毛囊和汗腺等皮肤附属结构精细 ， 形态微小 ， 分离纯化过程复杂 ， 制约了人工皮肤领域的研发进展 。 而这项研究 ， 直接利用诱导多能干细胞分化形成皮肤附属结构中的各种组织细胞 ， 如果能在组织支架材料上得以放大这种培养工艺 ， 将更具产业化价值 。 李栋说 。
仍处于初级阶段 朝皮肤重建和毛发移植迈出重要一步
皮肤类器官在用于皮肤烧伤的疤痕体质患者的皮肤重建以及头发移植等方面 ， 具有潜在的重要价值 。
《自然》杂志特别邀请美国宾夕法尼亚大学医学院皮肤科主任乔治·科萨雷利斯教授等就这一成果撰写了新闻与观点文章 。 他们认为 ， 这一成果使人们离产生无限量的毛囊更进了一步 ， 这些毛囊可以移植到毛发稀疏或脱落的头皮上 。 此外 ， 如果这一方法应用于临床 ， 那些有伤口、疤痕和遗传性皮肤病的人将有机会获得革命性的治疗 。
新的研究所形成的细胞诱导顺序、培养试剂体系和方法 ， 如果能够得到重复 ， 而且解决工艺规模化等问题 ， 不但可以用于临床治疗脱发等难题 ， 还可以用于构建含有附属结构的复合皮肤 ， 直接应用于临床 。 李栋认为 ， 因为科勒等人将培养的皮肤类器官移植到免疫缺陷小鼠背部后 ， 55%的移植物上都长出了2—5毫米的毛发 ， 所以这种技术可直接用于毛发移植治疗 。 同样这个体外培养体系也可以用于筛选脱发治疗的药物 ， 或用于加速遗传性皮肤病和皮肤癌症的药物筛选等研究 。
论文作者还发现 ， 他们的类器官在基因表达上具有多个部位皮肤的特征 。 这样通过改变细胞生长的培养条件 ， 可以定制化地生成具有不同身体部位特征的皮肤 ， 用于治疗重度烧烫伤以及机械外伤导致的大面积皮肤损伤 。
当然 ， 此项研究还处于初期阶段 ， 产生的皮肤类器官缺乏免疫细胞 ， 而且这些结构能否在高等动物以及人体上实现皮肤或毛发的再生仍是未知 。 因此 ， 这些移植的皮肤是否具有足够的安全性以及能否像正常体内皮肤一样具有循环生长的能力 ， 都需要去探索 。 李天晴说 。
另外 ， 类皮肤器官产生、移植需要140天的时间 ， 也可能会影响治疗的潜力——例如 ， 烧伤患者不能等那么久才进行植皮手术 。 未来的研究 ， 应提供策略来加速这个过程 ， 使用分子改变相关的信号通路 。 但学界仍普遍认为 ， 李智运等的研究是朝着治愈人类脱发迈出的重要一步 ， 并为其他更多类型的治疗提供了可能性 。
李智运接受媒体采访时表示：我们的结果表明 ， 新技术在体外可自我组装成几乎完整的皮肤 ， 并可以在体内重建皮肤 。 我们预计这种皮肤类器官将为人类皮肤发育、疾病建模和重建手术等研究奠定重要基础 。
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