«Около 90 процентов женщин с выпадением волос не являются сильными кандидатами на операцию по трансплантации волос из-за недостаточного количества донорских волос», — сказала руководитель совместного исследования Анджела М. Кристиано, доктор философии, профессор дерматологии Ричарда и Милдред Родебек и профессор генетики. разработка. «Этот метод дает возможность индуцировать большое количество волосяных фолликулов или омолаживать существующие волосяные фолликулы, начиная с клеток, выращенных всего из нескольких сотен донорских волос. Он может сделать трансплантацию волос доступной для людей с ограниченным количеством фолликулов, в том числе с женскими. — выпадение волос, рубцовая алопеция и выпадение волос из-за ожогов ».
Источник новых волос: впервые исследователи смогли взять клетки дермальных сосочков человека (те, что находятся в основе человеческих волосяных фолликулов) и использовать их для создания новых волос. Изображение: Клэр Хиггинс / Christiano Lab в Медицинском центре Колумбийского университета.По словам доктора Кристиано, такие пациенты получают мало пользы от существующих лекарств от выпадения волос, которые, как правило, замедляют скорость выпадения волос, но обычно не стимулируют устойчивый рост новых волос.«Клетки дермальных сосочков дают начало волосяным фолликулам, и идея клонирования волосяных фолликулов с использованием индуктивных клеток дермальных сосочков существует уже около 40 лет», — сказал руководитель совместного исследования Колин Джахода, доктор философии, профессор наук о стволовых клетках в Даремском университете. , Англия, и содиректор Института стволовых клеток Северо-Восточной Англии, который является одним из первых основателей этой области. «Однако, как только клетки дермального сосочка помещаются в обычную двумерную тканевую культуру, они превращаются в основные клетки кожи и теряют способность производить волосяные фолликулы.
Итак, мы столкнулись с уловкой-22: как расширить достаточно большой количество клеток для регенерации волос при сохранении их индуктивных свойств ».Исследователи нашли ключ к преодолению этого барьера в своих наблюдениях за шерстью грызунов.
Сосочки грызунов можно легко собрать, расширить и успешно трансплантировать обратно в кожу грызунов — метод, впервые примененный доктором Джахода несколько лет назад. Исследователи подозревали, что основная причина того, что волосы грызунов легко пересаживаются, заключается в том, что их кожные сосочки (в отличие от сосочков человека) имеют тенденцию спонтанно агрегироваться или образовывать сгустки в культуре ткани. Команда пришла к выводу, что эти скопления должны создавать свою собственную внеклеточную среду, которая позволяет сосочкам взаимодействовать и выпускать сигналы, которые в конечном итоге перепрограммируют кожу реципиента для роста новых фолликулов.
«Это говорит о том, что если мы культивируем сосочки человека таким образом, чтобы стимулировать их агрегацию спонтанно, как клетки грызунов, это могло бы создать условия, необходимые для индукции роста волос на коже человека», — сказала первый автор Клэр А. Хиггинс, доктор философии. , младший научный сотрудник.Чтобы проверить свою гипотезу, исследователи взяли дермальные сосочки у семи человек-доноров и клонировали клетки в культуре ткани; к культурам не добавляли никаких дополнительных факторов роста. Через несколько дней культивированные сосочки пересаживали между дермой и эпидермисом кожи человека, которые были пересажены на спину мышей.
В пяти из семи тестов трансплантаты привели к росту новых волос, который длился не менее шести недель. Анализ ДНК подтвердил, что новые волосяные фолликулы были человеческими и генетически соответствовали донорам.
«Этот подход может изменить лечение выпадения волос», — сказал д-р Кристиано. «Современные лекарства от выпадения волос, как правило, замедляют потерю волосяных фолликулов или потенциально стимулируют рост существующих волос, но они не создают новых волосяных фолликулов. Как и обычные трансплантаты волос, которые перемещают определенное количество волос с тыльной стороны кожа головы вперед.
Наш метод, напротив, может реально вырастить новые фолликулы с использованием собственных клеток пациента. Это могло бы значительно расширить полезность операции по восстановлению волос для женщин и более молодых пациентов — теперь она в значительной степени ограничена лечение облысения по мужскому типу у пациентов со стабильным заболеванием ».
По словам исследователей, необходимо провести дополнительную работу, прежде чем метод можно будет протестировать на людях. «Нам необходимо установить истоки важнейших внутренних свойств вновь индуцированных волос, таких как кинетика их цикла волос, цвет, угол наклона, расположение и текстура», — сказал д-р Джахода. «Нам также необходимо установить роль эпидермальных клеток хозяина, с которыми взаимодействуют клетки дермальных сосочков, для создания новых структур». Команда надеется, что клинические испытания могут начаться в ближайшем будущем. «Мы также думаем, что это исследование является важным шагом на пути к цели создания замещающей кожи, содержащей волосяные фолликулы, для использования, например, ожоговыми пациентами», — сказал д-р Джахода.Исследователи использовали анализ экспрессии генов, чтобы определить, что трехмерные культуры восстановили 22 процента экспрессии генов, наблюдаемых в нормальных волосяных фолликулах. «Это меньше, чем мы ожидали, но этого было достаточно для стимулирования роста новых волосяных фолликулов», — сказал д-р Кристиано.Кроме того, используя методы анализа регуляторных сетей, разработанные лабораторией Калифано в Центре вычислительной биологии и биоинформатики Департамента системной биологии, исследователи определили ряд факторов транскрипции (регуляторы генов), которые могут имитировать окружающую среду. сигналы, которые запускают сосочки, чтобы вызвать рост новых волос.
Эта информация может помочь исследователям разработать способы восстановления экспрессии большего количества генов, участвующих в росте волос, и повысить эффективность индукции.Статья озаглавлена: «Перепрограммирование микросреды с помощью трехмерной культуры позволяет клеткам дермального сосочка индуцировать de novo рост волосяного фолликула человека».
Другими участниками являются Джеймс С. Чен и Джейн Э. Сериз, оба из CUMC.Исследование было поддержано Премией развития карьеры в области науки о внешности человека от Фонда дерматологии и грантами Совета медицинских исследований Великобритании, Отдела науки, технологий и инноваций Empire State Development (NYSTAR), New York Stem Cell Science ( NYSTEM) и Совет по исследованиям в области биотехнологии и биологических наук в Великобритании (BBSRC), а также ранее полученную поддержку Фондом Стивена и Мишель Кирш.
Доктор Кристиано является членом Колумбийской инициативы стволовых клеток.