利用毛囊類器官在體外再生毛發(fā)，為脫發(fā)治療帶來新希望

目前全世界有數(shù)以億計的男性，女性甚至是兒童飽受脫發(fā)困擾，遺傳、衰老、分娩、癌癥治療、燒傷以及壓力等都可能導致脫發(fā)。脫發(fā)雖然不會造成嚴重的健康問題，但是因為影響美觀，會導致個人形象問題，并因此帶來情緒創(chuàng)傷甚至抑郁。

盡管受脫發(fā)困擾的群體如此之大，但治療脫發(fā)的方法卻十分有限。藥物治療（米諾地爾、非那雄胺）、手術治療（植發(fā)）、物理療法（中醫(yī)針灸、低頻激光療法）等方法，并不能長期阻止脫發(fā)，更不能實現(xiàn)毛囊再生。

該研究 成功在體外培養(yǎng)產(chǎn)生了毛囊類器官，以幾乎的效率生成毛囊和毛干，并在移植到裸鼠皮膚上后，依然具有強大的毛發(fā)再生能力。

這一體外毛囊模型將幫助我們增加對毛囊發(fā)育的理解，還可用于毛囊再生和脫發(fā)治療相關的藥物篩選和動物試驗 。甚至有一天，實驗室培養(yǎng)的人類毛囊將可能用于移植，以治療脫發(fā)。

在胚胎發(fā)育的早期，稱為表皮層的皮膚外層和稱為間充質的結締組織之間會發(fā)生相互作用。這些相互作用有點像一個信使系統(tǒng)，來觸發(fā)毛囊形態(tài)發(fā)生。在過去的幾十年中，科學家們通常使用動物模型探索了與毛囊發(fā)育相關的關鍵機制。但由于對毛囊發(fā)育的機制了解尚不充分，毛囊形態(tài)發(fā)生此前尚未在實驗室培養(yǎng)中成功復制。

近年來，類器官培養(yǎng)受到了廣泛關注，科學家們生產(chǎn)并使用類器官用以研究組織和器官發(fā)育以及相關的疾病發(fā)生和藥物篩選。橫濱國立大學工程學院助理教授 Tatsuto Kageyama 也表示，「類器官是闡明體外毛囊形態(tài)發(fā)生機制的一種很有前途的工具」。

但在體外培養(yǎng)毛囊干細胞也并不是一件容易的事，未參與該研究的英國倫敦瑪麗女王大學的 Kairban Hodivala-Dilke 表示，「從歷史上看，人工制造毛囊是非常困難的，不同類型的細胞需要不同的營養(yǎng)。」

在這項研究中，他們通過嘗試多種體外培養(yǎng)條件，包括培養(yǎng)基、生長因子、信號通路的激活劑和抑制劑等，使得兩種胚胎細胞——胚胎上皮細胞和間充質細胞得以在體外形成毛囊類器官。

值得一提的是，他們開發(fā)的類器官培養(yǎng)系統(tǒng)以幾乎 的效率生成了毛囊和毛干，可以產(chǎn)生完全成熟的毛囊，其生長出的毛干在培養(yǎng) 23 天時可以長到大約 3 毫米。

在生成的毛囊中，還可以觀察到毛囊及周圍組織的典型細胞標記，包括脂肪組織標記油紅 O、立毛肌標記 α 平滑肌肌動蛋白、毛囊干細胞標記 CD34 和 Sox9、基礎角化細胞標記 K5 等等。生成的毛干也具有相應的特定特征，包括毛發(fā)角質層和髓質層。在毛干的橫截面上觀察到的毛發(fā)角質層和黑色素顆粒與自然生長的毛干角質層和黑色素顆粒相似。

隨著毛囊和毛干生長的發(fā)生，研究人員可以在體外監(jiān)測毛囊的形態(tài)發(fā)生和毛發(fā)色素沉著，并了解在這些過程中所涉及的信號通路。

通過全基因表達分析，他們發(fā)現(xiàn) NF-κB 和 PI3K-Akt 信號通路在毛囊發(fā)育前后存在差異。為了探究 NF-κB 和 PI3K-Akt 信號通路在體外毛囊毛發(fā)生長中的作用，研究人員使用了 NF-κB 和 PI3K-Akt 的抑制劑，并發(fā)現(xiàn)任一信號通路的抑制劑都可以完全抑制體外毛囊毛發(fā)生長，證明了 NF-κB 和 PI3K-Akt 對毛囊的早期發(fā)育和毛發(fā)生成至關重要。

基礎研究的目的是為了應用。因此，研究人員還測試了毛囊類器官用于藥物篩選和再生醫(yī)學的可行性。他們在培養(yǎng)基中添加了一種能夠刺激黑色素細胞的藥物——α-MSH，這種藥物在產(chǎn)生頭發(fā)色素沉著中起到關鍵作用。通過添加這種藥物，毛囊類器官中毛發(fā)的色素沉著得到改善。

此外，當將毛囊類器官移植到裸鼠的背側皮膚后，依然顯示出強大的毛發(fā)再生能力，毛發(fā)周期至少重復了 10 個月 （大約每月一次） 。

研究人員相信這一體外毛囊模型將會幫助我們更好地了解毛囊誘導、評估毛發(fā)色素沉著和篩選毛發(fā)生長藥物。

本研究開發(fā)了一種毛囊類器官培養(yǎng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)以幾乎 的效率在體外生成了毛囊和毛干，并在移植到裸鼠皮膚上后，依然具有強大的毛發(fā)再生能力。

這一模型不僅可用于了解毛囊發(fā)育的機制，還可應用于毛囊及毛發(fā)再生的藥物篩選，以及替代相關的動物試驗。

更值得期待的是，該研究團隊計劃在之后使用人類來源的細胞對這一類器官培養(yǎng)系統(tǒng)進行優(yōu)化。通訊作者 Junji Fukuda 表示，「 下一步是使用來自人類的細胞，并申請藥物開發(fā)和再生醫(yī)學研究 」。

這一發(fā)現(xiàn)雖然不會脫發(fā)，但卻為治療脫發(fā)奠定了基礎。未來的研究可能為開發(fā)新的脫發(fā)疾病治療策略開辟新的研究途徑，例如男性和女性常見的雄激素性脫發(fā)?；蚴菍嶒炇遗囵B(yǎng)的人類毛囊有一天可用于進行移植，治療脫發(fā)。