Выращены полностью зрелые волосяные фолликулы в культуре
Исследователи из Японии, изучающие процессы роста волосяных фолликулов и пигментации волос, успешно создали волосяные фолликулы в культуре. Их модель волосяного фолликула in vitro углубляет понимание его развития и может способствовать созданию полезных приложений для лечения облысения, тестирования на животных и скрининга лекарств.
Результаты опубликованы в Science Advances 21 октября.
Развитие волосяного фолликула у эмбриона запускается взаимодействиями между эпидермисом и мезенхимой (соединительной тканью). За последние десятилетия эти механизмы изучались на животных моделях, но воспроизвести морфогенез фолликула в лабораторной чашке не удавалось.
Команда использовала перспективный инструмент — органоиды (упрощённые мини-версии органов). «Органоиды были многообещающим инструментом для выяснения механизмов морфогенеза волосяного фолликула in vitro», — отметил Тацзуто Кагеяма.
Исследователи создали органоиды волосяного фолликула, контролируя структуру из двух типов эмбриональных клеток с помощью очень низкой концентрации внеклеточного матрикса (каркаса, обеспечивающего структуру тканей). Матрикс изменил пространственное расположение клеток с формы «гантели» на конфигурацию «ядро–оболочка». В группах клеток формы «ядро–оболочка» образовались новые фолликулы с типичными чертами, так как такая конфигурация увеличивает площадь контакта между клеточными регионами и усиливает механизмы роста.
Культуральная система показала почти 100% эффективность в генерации волосяных фолликулов и стержней волос. Органоиды производили полностью зрелые фолликулы с длинными стержнями (около 3 мм за 23 дня культуры). Это позволило в реальном времени наблюдать морфогенез и пигментацию in vitro и понять задействованные сигнальные пути.
Учёные проверили применимость органоидов для скрининга лекарств и регенеративной медицины:
- Добавление в среду препарата, стимулирующего меланоциты (клетки, производящие пигмент), значительно улучшило пигментацию волокон.
- Трансплантация органоидов привела к эффективной регенерации фолликулов с повторяющимися циклами роста волос.
Модель может быть полезна для изучения индукции фолликулов, оценки препаратов для роста и пигментации волос, а также для их регенерации. Эти результаты также могут быть relevant для понимания развития других органов.
Следующий шаг — оптимизация системы с использованием человеческих клеток. «Наша следующая цель — использовать клетки человеческого происхождения для разработки лекарств и регенеративной медицины», — сказал Дзюндзи Фукуда. Это может открыть новые пути для разработки методов лечения нарушений роста волос, таких как андрогенная алопеция.