還在為脫發(fā)煩惱?Science子刊重磅提出脫發(fā)治療新方法。
目前我國大約有2.5億的脫發(fā)人群,男女比例接近2:1,其中有70%人群年齡不足30歲。在所有病因中,雄激素性禿發(fā)最為常見,估計(jì)每5個(gè)男性中就有1人患病,形勢(shì)不可謂不嚴(yán)峻。
情緒壓力是脫發(fā)的另一大原因。美國哈佛大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)就曾指出,長期慢性壓力會(huì)導(dǎo)致小鼠體內(nèi)皮質(zhì)酮含量升高。當(dāng)皮質(zhì)酮水平升高時(shí),GAS6蛋白被抑制,毛囊干細(xì)胞活性就會(huì)降低,導(dǎo)致毛發(fā)再生減少。
目前脫發(fā)治療的一大希望是毛囊干細(xì)胞研究。毛囊的生長期開始時(shí),毛囊干細(xì)胞增殖并形成毛囊下部結(jié)構(gòu)。在毛囊的休止期和退行期,毛囊干細(xì)胞保持靜止。當(dāng)進(jìn)入下一輪周期中的生長期,毛囊干細(xì)胞再次增殖分化。
但干細(xì)胞作為獨(dú)立個(gè)體,與體內(nèi)的真實(shí)狀態(tài)有很多不同,這也限制了研究的進(jìn)展。干細(xì)胞用于治療不同類型脫發(fā)的有效性還有待進(jìn)一步明確,目前也缺乏規(guī)范化的干細(xì)胞治療指南和專家共識(shí)。
山重水復(fù)疑無路,柳暗花明又一村!最近,有研究團(tuán)隊(duì)在Scinence Advances上發(fā)文指出,他們利用“類器官”成功實(shí)現(xiàn)了體外和體內(nèi)的毛囊發(fā)生和毛發(fā)生長,為脫發(fā)的機(jī)制研究和治療提供了全新的思路。
類器官不同于普通的二維干細(xì)胞培養(yǎng),它是利用三維結(jié)構(gòu),可以在實(shí)驗(yàn)室里更真實(shí)地模擬人體器官的特性。毛囊的發(fā)生需要上皮-間充質(zhì)相互作用,更加充分的“相互作用”可以更好地促進(jìn)毛囊發(fā)生。
doi: 10.1126/sciadv.add4603
研究人員在上皮細(xì)胞和間充質(zhì)細(xì)胞的混合培養(yǎng)體系里加入低濃度基質(zhì)膠,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在基質(zhì)膠的幫助下,毛干生成率達(dá)到100%。
他們認(rèn)為,基質(zhì)膠導(dǎo)致兩種細(xì)胞空間排列方式改變,這是效率大增的原因之一。在沒有基質(zhì)膠存在時(shí),細(xì)胞會(huì)形成啞鈴狀結(jié)構(gòu),但基質(zhì)膠的加入使細(xì)胞形成球狀結(jié)構(gòu)(上皮細(xì)胞在球的內(nèi)部,間充質(zhì)細(xì)胞在外形成球殼)。
基質(zhì)膠不僅促進(jìn)毛囊發(fā)生,還促進(jìn)了黑色素的沉積和毛干延伸。在實(shí)驗(yàn)的第23天,毛干已經(jīng)延伸到3 mm。
doi: 10.1126/sciadv.add4603.
隨后,研究人員進(jìn)一步優(yōu)化了毛囊類器官技術(shù)。他們發(fā)現(xiàn)在每個(gè)類器官中,上皮細(xì)胞和間充質(zhì)細(xì)胞的比例為1:1,兩種細(xì)胞的總量達(dá)到2萬時(shí),毛囊發(fā)生率最高。基質(zhì)膠濃度2%時(shí)可以最大程度地促進(jìn)類器官發(fā)育。
體內(nèi)實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn),毛囊類器官移植到裸鼠背側(cè)皮膚時(shí),它們表現(xiàn)出很強(qiáng)的毛發(fā)再生活性,功能至少維持了10個(gè)月。
由此可見,基質(zhì)膠引起上皮細(xì)胞和間充質(zhì)細(xì)胞空間分布的改變是這項(xiàng)技術(shù)成功的關(guān)鍵,于是研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探討了空間分布改變的原因。
doi: 10.1126/sciadv.add4603.
基因分析發(fā)現(xiàn),NF-κB和PI3K/Akt信號(hào)通路被基質(zhì)膠顯著激活。于是他們?cè)陬惼鞴僦屑尤隢F-κB通路抑制劑MG132和PI3K/Akt通路抑制劑 LY294002,結(jié)果顯示無論哪個(gè)通路被抑制,毛囊的發(fā)育都被完全破壞。這證實(shí)基質(zhì)膠主要通過這兩個(gè)通路來促進(jìn)細(xì)胞空間重排。
毛囊中毛發(fā)的萌發(fā)受到Wnt通路的調(diào)控。研究團(tuán)隊(duì)在毛囊類器官中也發(fā)現(xiàn)了Wnt相關(guān)蛋白的表達(dá)。他們隨后加入Wnt通路抑制劑XAV-939,發(fā)現(xiàn)Wnt通路的下游蛋白減少,毛囊萌發(fā)被抑制。這些結(jié)果表明,毛囊類器官在一定程度上模擬了正常的胚胎毛囊發(fā)育。
研究的最后,作者還對(duì)類器官色素沉著的機(jī)制進(jìn)行了初步探討。他們用α-MSH刺激之后,毛囊的色素沉著變多。當(dāng)他們抑制Rab27a蛋白之后,色素沉著則變少。
doi: 10.1126/sciadv.add4603.
這項(xiàng)研究的亮點(diǎn)在于,研究人員提出了一種效率幾乎100%的毛囊類器官培養(yǎng)系統(tǒng)。這種方法不僅有助于理解毛囊發(fā)育的機(jī)制,而且也可作為動(dòng)物試驗(yàn)、毛囊再生和藥物篩選的替代方法。
研究人員指出,下一步他們將使用來自毛囊供體的人類組織干細(xì)胞或從人類多能干細(xì)胞誘導(dǎo)出毛囊類器官。當(dāng)這一方法成熟后,脫發(fā)領(lǐng)域的研究將大大提速,廣大脫發(fā)患者將迎來又一個(gè)春天!
1.Sekyu Choi, et al. Corticosterone inhibits GAS6 to govern hair follicle stem-cell quiescence. Nature. 2021, 592(7854):428-432. doi: 10.1038/s41586-021-03417-2.
2.Tatsuto Kageyama, et al. Reprogramming of three-dimensional microenvironments for in vitro hair follicle induction. Sci Adv. 2022, 8(42):eadd4603. doi: 10.1126/sciadv.add4603.
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