2004年，美国科学家第一次用老鼠皮肤中的干细胞培育出毛囊。16年后，学术期刊《自然》的一项最新研究成果终于向“治愈”人类秃顶迈出了重要一步。
不久前，美国哈佛医学院耳鼻喉科助理教授卡尔·科勒，以及研究助理李智运（音译）等人在学术期刊《自然》发表重磅论文，介绍人造皮肤领域的新突破——利用人类多能干细胞培养出可以长出毛发的皮肤类器官。
《自然》论文
美国宾夕法尼亚大学医学院皮肤科Leo L. Wang博士与皮肤科主任乔治·科萨雷利斯教授就此发表看法，他们都相信这篇论文是解决脱发问题和头发移植的一个重要步骤。
1最新突破：再生出毛囊等附属结构
在这项研究中，卡尔·科勒教授及同事利用类器官培养系统做出了突破，从人类多能干细胞出发，培育出具有各种皮肤特征的结构。
由于皮肤的表皮和真皮在发育时来源于不同的细胞类型，为了从多能干细胞中培养出包括这两种成分的皮肤类器官，研究人员仔细优化了培养条件，分步添加生长因子，先后诱导出表皮前体细胞和真皮前体细胞。
这些细胞长成了球体。70多天后，球体中开始出现毛囊，每个球体出现了近50个毛囊。与此相关的皮脂腺、神经、肌肉和脂肪也逐渐发育。
经过4-5个月的培养期，这些类器官具有明显的表皮层和真皮层，而且含有毛囊、皮脂腺和紧密连接的神经回路。
体外器官培养流程
研究人员用单细胞RNA测序等方法分析了体外培养的皮肤类器官。与胎儿标本比较来看，这些皮肤类器官与18周的胎儿面部皮肤相似。
体外培养140天的皮肤类器官与18周胎儿的面部皮肤相似
除了体外分析外，研究人员进一步通过动物移植实验，展现了这些新造皮肤的治疗潜力。他们在免疫缺陷小鼠（以确保移植物不会被动物的免疫系统攻击）的背部皮肤中植入了培养的皮肤类器官。
这些类器官不仅能够与小鼠表皮融合，在伤口处形成平面皮肤，而且其中55%的移植物继续生长，长出了2-5毫米的毛发。
移植到小鼠背部的皮肤类器官长出毛发
这是第一个将人类诱导多能干细胞分化为完整结构的皮肤类器官。
山东大学干细胞与再生医学研究中心李栋教授说：“此项研究的创新点在于细胞间诱导分化模式。利用人类诱导多能干细胞，不但形成了多层皮肤组织，而且还包含毛囊、皮脂腺、脂肪组织和神经等多种附属结构，这是其最主要的突破点。”
2创新突破点：调控组织细胞分化方向
人类诱导多能干细胞是一类具有自我更新、快速增殖和多向分化能力的多潜能细胞。从某种意义上说，只要给它一定的诱导分化信号，它可以分化成体内所有的细胞类型。
所以从理论上讲，人类诱导多能干细胞可以修复任何一种组织细胞损伤。
虽然目前人类诱导多能干细胞尚不能发育成一个完整的个体，但足以模拟一些组织或器官的发生过程。用于组织损伤的修复和器官再生，或用于模拟形成皮肤、肝脏等复杂的组织器官，进行功能替代、药物筛选或是靶向肿瘤治疗的研发。
最新研究利用来自干细胞生物学和毛囊发育领域的技术，来产生接近功能完整的皮肤类器官，并在实验室中完成模仿皮肤的生长发育过程。
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。
李栋教授表示，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。
3临床转化潜力巨大，但仍在初级阶段
李栋教授认为，“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。”
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，具有巨大的临床转化潜力。
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。
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。
尽管在实现应用之前还需要解决很多问题，但该研究的确是朝着治愈人类脱发迈出了重要一步，并为其他更多类型的治疗提供了可能性。
我们相信这个希望终将成为现实。
转载来源：公众号【再生医学】
不久前，美国哈佛医学院耳鼻喉科助理教授卡尔·科勒，以及研究助理李智运（音译）等人在学术期刊《自然》发表重磅论文，介绍人造皮肤领域的新突破——利用人类多能干细胞培养出可以长出毛发的皮肤类器官。
《自然》论文
美国宾夕法尼亚大学医学院皮肤科Leo L. Wang博士与皮肤科主任乔治·科萨雷利斯教授就此发表看法，他们都相信这篇论文是解决脱发问题和头发移植的一个重要步骤。
1最新突破：再生出毛囊等附属结构
在这项研究中，卡尔·科勒教授及同事利用类器官培养系统做出了突破，从人类多能干细胞出发，培育出具有各种皮肤特征的结构。
由于皮肤的表皮和真皮在发育时来源于不同的细胞类型，为了从多能干细胞中培养出包括这两种成分的皮肤类器官，研究人员仔细优化了培养条件，分步添加生长因子，先后诱导出表皮前体细胞和真皮前体细胞。
这些细胞长成了球体。70多天后，球体中开始出现毛囊，每个球体出现了近50个毛囊。与此相关的皮脂腺、神经、肌肉和脂肪也逐渐发育。
经过4-5个月的培养期，这些类器官具有明显的表皮层和真皮层，而且含有毛囊、皮脂腺和紧密连接的神经回路。
体外器官培养流程
研究人员用单细胞RNA测序等方法分析了体外培养的皮肤类器官。与胎儿标本比较来看，这些皮肤类器官与18周的胎儿面部皮肤相似。
体外培养140天的皮肤类器官与18周胎儿的面部皮肤相似
除了体外分析外，研究人员进一步通过动物移植实验，展现了这些新造皮肤的治疗潜力。他们在免疫缺陷小鼠（以确保移植物不会被动物的免疫系统攻击）的背部皮肤中植入了培养的皮肤类器官。
这些类器官不仅能够与小鼠表皮融合，在伤口处形成平面皮肤，而且其中55%的移植物继续生长，长出了2-5毫米的毛发。
移植到小鼠背部的皮肤类器官长出毛发
这是第一个将人类诱导多能干细胞分化为完整结构的皮肤类器官。
山东大学干细胞与再生医学研究中心李栋教授说：“此项研究的创新点在于细胞间诱导分化模式。利用人类诱导多能干细胞，不但形成了多层皮肤组织，而且还包含毛囊、皮脂腺、脂肪组织和神经等多种附属结构，这是其最主要的突破点。”
2创新突破点：调控组织细胞分化方向
人类诱导多能干细胞是一类具有自我更新、快速增殖和多向分化能力的多潜能细胞。从某种意义上说，只要给它一定的诱导分化信号，它可以分化成体内所有的细胞类型。
所以从理论上讲，人类诱导多能干细胞可以修复任何一种组织细胞损伤。
虽然目前人类诱导多能干细胞尚不能发育成一个完整的个体，但足以模拟一些组织或器官的发生过程。用于组织损伤的修复和器官再生，或用于模拟形成皮肤、肝脏等复杂的组织器官，进行功能替代、药物筛选或是靶向肿瘤治疗的研发。
最新研究利用来自干细胞生物学和毛囊发育领域的技术，来产生接近功能完整的皮肤类器官，并在实验室中完成模仿皮肤的生长发育过程。
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。
李栋教授表示，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。
3临床转化潜力巨大，但仍在初级阶段
李栋教授认为，“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。”
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，具有巨大的临床转化潜力。
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。
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。
尽管在实现应用之前还需要解决很多问题，但该研究的确是朝着治愈人类脱发迈出了重要一步，并为其他更多类型的治疗提供了可能性。
我们相信这个希望终将成为现实。
转载来源：公众号【再生医学】
