Science子刊：首次利用毛囊类器官在体外再生毛发，为脱发治疗带来新希望

撰文丨Leo

来源丨丁香学术

目前全世界有数以亿计的男性，女性甚至是儿童饱受脱发困扰，遗传、衰老、分娩、癌症治疗、烧伤以及压力等都可能导致脱发。脱发虽然不会造成严重的健康问题，但是因为影响美观，会导致个人形象问题，并因此带来情绪创伤甚至抑郁。

尽管受脱发困扰的群体如此之大，但治疗脱发的方法却十分有限。药物治疗（米诺地尔、非那雄胺）、手术治疗（植发）、物理疗法（中医针灸、低频激光疗法）等方法，并不能长期阻止脱发，更不能实现毛囊再生。

近日，日本横滨国立大学的研究团队在 Science Advances 期刊发表了题为：  Reprogramming of three-dimensional microenvironments for in vitro hair follicle induction  的研究论文，  为脱发者带来了新的福音。

该研究  成功在体外培养产生了毛囊类器官，以几乎100%的效率生成毛囊和毛干，并在移植到裸鼠皮肤上后，依然具有强大的毛发再生能力。

这一体外毛囊模型将帮助我们增加对毛囊发育的理解，还可用于毛囊再生和脱发治疗相关的药物筛选和动物试验  。甚至有一天，实验室培养的人类毛囊将可能用于移植，以治疗脱发。

在胚胎发育的早期，称为表皮层的皮肤外层和称为间充质的结缔组织之间会发生相互作用。这些相互作用有点像一个信使系统，来触发毛囊形态发生。在过去的几十年中，科学家们通常使用动物模型探索了与毛囊发育相关的关键机制。但由于对毛囊发育的机制了解尚不充分，毛囊形态发生此前尚未在实验室培养中成功复制。

近年来，类器官培养受到了广泛关注，科学家们生产并使用类器官用以研究组织和器官发育以及相关的疾病发生和药物筛选。横滨国立大学工程学院助理教授 Tatsuto Kageyama 也表示，「类器官是阐明体外毛囊形态发生机制的一种很有前途的工具」。

但在体外培养毛囊干细胞也并不是一件容易的事，未参与该研究的英国伦敦玛丽女王大学的 Kairban Hodivala-Dilke 表示，「从历史上看，人工制造毛囊是非常困难的，不同类型的细胞需要不同的营养。」

在这项研究中，他们通过尝试多种体外培养条件，包括培养基、生长因子、信号通路的激活剂和抑制剂等，使得两种胚胎细胞——胚胎上皮细胞和间充质细胞得以在体外形成毛囊类器官。

值得一提的是，他们开发的类器官培养系统以几乎 100% 的效率生成了毛囊和毛干，可以产生完全成熟的毛囊，其生长出的毛干在培养 23 天时可以长到大约 3 毫米。

在生成的毛囊中，还可以观察到毛囊及周围组织的典型细胞标记，包括脂肪组织标记油红 O、立毛肌标记 α 平滑肌肌动蛋白、毛囊干细胞标记 CD34 和 Sox9、基础角化细胞标记 K5 等等。生成的毛干也具有相应的特定特征，包括毛发角质层和髓质层。在毛干的横截面上观察到的毛发角质层和黑色素颗粒与自然生长的毛干角质层和黑色素颗粒相似。

随着毛囊和毛干生长的发生，研究人员可以在体外监测毛囊的形态发生和毛发色素沉着，并了解在这些过程中所涉及的信号通路。

通过全基因表达分析，他们发现 NF-κB 和 PI3K-Akt 信号通路在毛囊发育前后存在显著差异。为了探究 NF-κB 和 PI3K-Akt 信号通路在体外毛囊毛发生长中的作用，研究人员使用了 NF-κB 和 PI3K-Akt 的抑制剂，并发现任一信号通路的抑制剂都可以完全抑制体外毛囊毛发生长，证明了 NF-κB 和 PI3K-Akt 对毛囊的早期发育和毛发生成至关重要。

基础研究的最终目的是为了应用。因此，研究人员还测试了毛囊类器官用于药物筛选和再生医学的可行性。他们在培养基中添加了一种能够刺激黑色素细胞的药物——α-MSH，这种药物在产生头发色素沉着中起到关键作用。通过添加这种药物，毛囊类器官中毛发的色素沉着得到显著改善。

此外，当将毛囊类器官移植到裸鼠的背侧皮肤后，依然显示出强大的毛发再生能力，毛发周期至少重复了 10 个月  （大约每月一次）  。

研究人员相信这一体外毛囊模型将会帮助我们更好地了解毛囊诱导、评估毛发色素沉着和筛选毛发生长药物。

本研究开发了一种毛囊类器官培养系统，该系统以几乎 100% 的效率在体外生成了毛囊和毛干，并在移植到裸鼠皮肤上后，依然具有强大的毛发再生能力。

这一模型不仅可用于了解毛囊发育的机制，还可应用于毛囊及毛发再生的药物筛选，以及替代相关的动物试验。

更值得期待的是，该研究团队计划在之后使用人类来源的细胞对这一类器官培养系统进行优化。通讯作者 Junji Fukuda 表示，「  下一步是使用来自人类的细胞，并申请药物开发和再生医学研究  」。

这一发现虽然不会治愈脱发，但却为治疗脱发奠定了基础。未来的研究最终可能为开发新的脱发疾病治疗策略开辟新的研究途径，例如男性和女性常见的雄激素性脱发。或是实验室培养的人类毛囊有一天可用于进行移植，治疗脱发。

论文链接  ：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add4603