Японские исследователи освоили высокопродуктивную методику выращивания зародышевых волосяных фолликулов в 96-луночной силиконовой плашке. Выращенные in vitro зародышевые структуры ученые имплантировали в кожу «голой» мыши, после чего у той выросли волосы.
Волосяные фолликулы образуются в коже во время эмбрионального развития за счет взаимодействия клеток эпителия и мезодермы, которые обмениваются биохимическими сигналами. Во взрослом возрасте волосяные фолликулы заново уже не образуются, однако их можно «пересадить» с донорского участка кожи – этот подход чаще всего используется в регенеративной медицине для восстановления волосяного покрова.
Так как формирование фолликула научились моделировать «в пробирке», исследователи также разрабатывают методы трансплантации структур из эпителиальных и мезенхимальных клеток в кожу, с последующим образованием волосяных фолликулов из зародышевых структур. Такой подход, однако, довольно трудоемкий, а эффективность прорастания волос при этом составляет менее 40 процентов.
Исследователи из Национального университета Йокогамы (Япония) выяснили, что зародышевые структуры фолликулов (HFG – hair follicle germs) формируются даже в суспензии, при смешивании эмбриональных клеток эпителиального и мезенхимального происхождения. При этом ученым удалось масштабировать процесс выращивания HFG, рассадив суспензию клеток в лунки специального 96-луночного чипа, покрытого полидиметилсилоксаном (диметиконом) – инертным полимером на основе силикона. Силиконовое покрытие обеспечило доступ кислорода к клеткам – это условие оказалось важным для формирования клеточных агрегатов.
Разные типы клеток для выращивания фолликулов были получены из кусочка кожи мышиного эмбриона. Через три дня инкубации в суспензии клетки самопроизвольно рассортировывались с образованием зародышевой структуры фолликула. После этого лунки заливали коллагеном, получившуюся «матрицу» с зародышами нарезали на полоски и имплантировали в кожу мыши, лишенной волосяного покрова (линии nude). Через 18 дней на месте имплантации – на боку, либо на голове – у животного вырастали волосы. Ученые подсчитали, что эффективность прорастания составила 68 процентов. При помощи сканирующей электронной микроскопии авторы подтвердили формирование нормальных волосяных луковиц в местах имплантации.
По словам авторов, им удалось вырастить подобные зародышевые структуры с использованием человеческих кератиноцитов (дифференцированных клеток эпителия) и клеток волосяного сосочка из соединительной ткани, и теперь ученые намерены освоить получение HFG из стволовых клеток-предшественников.
Технология, которая в перспективе поможет в лечении облысения у людей, описана в журнале Biomaterials.
Ранее мы рассказывали, что у мышей при заживлении ран в коже иногда образуются новые волосяные луковицы, которые выделяют факторы дифференцировки фибробластов в клетки жировой ткани. Эти вещества способствуют преобразованию рубцовой ткани в нормальную. Таким образом, стимуляция восстановления волосяных луковиц также может принести пользу пациентам с рубцами и шрамами.
Автор: Дарья Спасская