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當(dāng)代年輕人的“真實(shí)禿頭寫(xiě)照”——我的頭發(fā)在衣服上，在床上，在地上，在梳子上，就是不在頭上。
雖然禿頭不是病，但禿起來(lái)卻“要人命”。
不過(guò)，Nature 近期一項(xiàng)研究給日漸禿頭的少男少女們帶來(lái)了希望——美國(guó)哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院等機(jī)構(gòu)利用人類(lèi)多能干細(xì)胞培養(yǎng)出了可以長(zhǎng)出毛發(fā)的皮膚類(lèi)器官。
研究成果現(xiàn)已發(fā)表至《Nature》期刊，題為“Hair-bearing human skin generated entirely from pluripotent stem cells”。
雷鋒網(wǎng)注：圖片截自 Nature
在皮膚組織工程研究這件事上，科學(xué)家們已深耕了 45 年。
關(guān)于皮膚工程的研究最早開(kāi)始于 1975 年，當(dāng)時(shí)有研究表明，角質(zhì)形成細(xì)胞可以從人體皮膚表層中分離且進(jìn)行培養(yǎng)。
大概十年后，新的研究表明，從燒傷患者身上分離出的角質(zhì)能夠給形成細(xì)胞薄片重新移植回患者身上。
到了 2017 年，研究又取得了新進(jìn)展。通過(guò)基因修正細(xì)胞，一名患有大皰性交界性表皮松解癥（皮膚在受到輕微摩擦或碰撞后出現(xiàn)水皰及血皰）的男孩成功替換了皮膚。
為了進(jìn)一步推進(jìn)皮膚組織工程研究的發(fā)展，移植的皮膚必須包含更多皮膚成分，包括毛囊、黑色素細(xì)胞、汗腺、神經(jīng)、肌肉、脂肪、免疫細(xì)胞、表皮細(xì)胞等。
而哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員正是聚焦于此。
研究人員利用干細(xì)胞生物學(xué)和毛囊發(fā)育領(lǐng)域的研究，在實(shí)驗(yàn)室中模仿發(fā)育中的皮膚組織，生成了近乎完整的皮膚類(lèi)器官。
而這其中，就涉及到了「多能干細(xì)胞」的參與。
在滿(mǎn)足一定條件時(shí)，多能干細(xì)胞能夠分化成多種細(xì)胞，這些分化成的細(xì)胞可以是胚胎干細(xì)胞或誘導(dǎo)多能干細(xì)胞，它們對(duì)于類(lèi)器官的形成有著重要作用。
那么，研究人員是如何生成皮膚類(lèi)器官的？
在闡述研究之前，需先了解一番人體皮膚。
人體皮膚由表皮和真皮構(gòu)成，表皮在皮膚表面，可再分為角質(zhì)層和生發(fā)層兩部分。真皮比表皮厚，有豐富的血管和神經(jīng)。
雷鋒網(wǎng)注：研究圖解（圖源 Nature）
在哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究中，研究人員首先向干細(xì)胞添加骨形態(tài)發(fā)生蛋白4（BMP4）和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（TGF-β）抑制劑，一次誘導(dǎo)表皮的形成。
緊接著，研究人員錯(cuò)開(kāi)時(shí)間添加了生長(zhǎng)因子 FGF2 和骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP） 抑制劑，以此誘導(dǎo)顱神經(jīng)嵴細(xì)胞，從而形成了真皮。
經(jīng)過(guò)了 70 多天的培養(yǎng)，這些細(xì)胞以球狀發(fā)育逐漸長(zhǎng)成了皮膚類(lèi)器官，并且開(kāi)始出現(xiàn)了毛囊，且在其中長(zhǎng)出了頭發(fā)。由于是從顱神經(jīng)嵴中發(fā)育而來(lái)，大多數(shù)頭發(fā)會(huì)被顱神經(jīng)嵴中的黑色素細(xì)胞染色。
不僅如此，與毛囊相關(guān)的一些組織，比如皮脂腺，神經(jīng)及其受體，肌肉和脂肪等也逐漸開(kāi)始發(fā)育生長(zhǎng)，形成了較為完整的皮膚。不過(guò)，免疫細(xì)胞并不在其中。
當(dāng)培養(yǎng)期延長(zhǎng)到 140 天時(shí)（接近體外培養(yǎng)時(shí)間的上限），這些皮膚類(lèi)器官的外觀就十分接近于 18 周的胎兒面部皮膚。
雷鋒網(wǎng)注：圖源 Nature
為了進(jìn)一步推進(jìn)研究，研究人員將體外培養(yǎng)的皮膚類(lèi)器官移植到免疫功能不全小鼠的背部皮膚。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該皮膚類(lèi)器官能夠與小鼠皮膚融合，其中有 55% 的移植向外長(zhǎng)出了 2-5mm 的毛發(fā)。（多么激動(dòng)人心的結(jié)果！）
另外，研究人員通過(guò)單細(xì)胞 RNA 測(cè)序分析發(fā)現(xiàn)，這類(lèi)培養(yǎng)出皮膚類(lèi)細(xì)胞會(huì)隨著培養(yǎng)條件的變化呈現(xiàn)出不同的狀態(tài)，在基因表達(dá)上會(huì)呈現(xiàn)出下巴、臉頰和耳朵等皮膚特征。
也就是說(shuō)，隨著研究的進(jìn)步，未來(lái)或許能夠根據(jù)培養(yǎng)條件定制不同部位的皮膚類(lèi)器官。
顯然，這一研究發(fā)現(xiàn)對(duì)皮膚修復(fù)、傷口愈合、脫發(fā)等方面治療帶來(lái)了正向意義，但對(duì)于皮膚工程的研究，還尚未結(jié)束。
研究作者在《Nature》的刊文中指出，在這種治療方案成為現(xiàn)實(shí)之前，還存在著一些待解決的問(wèn)題。比如：
人體的免疫細(xì)胞會(huì)不會(huì)對(duì)移植皮膚類(lèi)器官產(chǎn)生排斥？
頭發(fā)如何進(jìn)行有效繁殖？
需要多少個(gè)細(xì)胞才能形成毛囊用于移植？
對(duì)于亟需皮膚移植的患者（例如燒傷患者），如何縮短 140 天的培育周期？
因此，這一研究方法還需不斷優(yōu)化才能應(yīng)用于醫(yī)學(xué)治療。
另外，研究人員還指出，多能干細(xì)胞可能具有一些不良副作用，例如可能引起腫瘤形成等，后續(xù)工作還需減少多能干細(xì)胞的使用，采用成體干細(xì)胞來(lái)替代。
不過(guò)，需要肯定的是，哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院的這一研究是具有重要意義的，盡管尚存挑戰(zhàn)，但研究人員對(duì)此持以樂(lè)觀態(tài)度：
這項(xiàng)工作具有巨大的臨床轉(zhuǎn)化潛力，我們相信這個(gè)希望終將成為現(xiàn)實(shí)。
參考資料：
【1】https://www.nature.com/articles/d41586-020-01568-2
【2】https://www.nature.com/articles/s41586-020-2352-3
【3】https://mp.weixin.qq.com/s/0DPf2K3BA5uxLzs1nU1NCw
【4】https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_7690613
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