16.06.2020 15:59

Исследователи вырастили кожу с волосами из стволовых клеток человека

Еще одно достижение научного сообщества

Наталья Мишина

Уже более 40 лет ученые и коммерческие компании воссоздают человеческую кожу в лабораториях по всему миру. Тем не менее, у всех этих продуктов отсутствуют важные аспекты нормальной кожи — волосы, нервы и жир.

В новых исследованиях культивируемые клетки кожи человека, содержащие жир и нервы и способные к росту волос, стали реальностью. Достижение стало возможным после более пяти лет обучения, которое началось в лаборатории доктора Карла Келера. Техника выращивания указана в статье, опубликованной на этой неделе в журнале Nature.

«В этой последней работе мы обнаружили способ выращивания обоих слоев кожи человека вместе», — говорит Келер, имея в виду верхний и нижний слои кожи человека (эпидермис и дерму соответственно). «Эти клетки общаются друг с другом в культуре кожных органоидов — или в коже в созданной нами чашке Петри — и прорастают волосяные фолликулы в сопровождении жировых клеток и нейронов».

Далее команда ученых пересадила мышам человеческую волосатую кожу. Мыши в конечном итоге вырастили человеческие волосяные фолликулы в месте трансплантации. Потенциальное прикладное применение нового достижения включает тестирование косметики, лекарств и лечения ожогов.

Кожа в чаше Петри включает в себя миниорганы

Как и многие другие, Келер и его коллеги считали, что задача выращивания полностью функциональных клеток кожи с волосами уже давно решена. Клетки кожи являются одними из первых клеток, которые были выращены в культурах вне организма и инкубатора.

Но кожа, которую люди выращивают в чашке Петри, никогда не имеет мини-органов или придатков, таких как волосяные фолликулы или потовые железы, встроенные в кожу. Эти мини-органы важны для регулирования температуры, ощущения прикосновения и внешнего вида.

В 2018 году команда опубликовала документ, показывающий, что они могут генерировать кожу с волосами из стволовых клеток мыши. Чтобы создать клетки волосистой кожи человека, команда начала с индуцированных человеком плюрипотентных стволовых клеток, которые представляют собой клетки кожи взрослого человека, возвращающиеся в эмбриональную форму.

Образец кожи

Исследователи разработали небольшую, растущую в человеческом организме модель кожи человека, которую можно было бы использовать для лучшего понимания проблем с волосами и кожей. 

«Поэтому мы применили коктейль из факторов роста и малых молекул, своего рода кулинарный рецепт для плюрипотентных стволовых клеток человека», — говорит Келер.

Команда впервые заметила совместное развитие эпидермиса кожи и дермы. Взаимодействие и передача сигналов между двумя слоями ткани привели к появлению волосяных фолликулов через 70 дней, что хорошо согласуется со сроками развития волос у плода человека.

В дополнение к растущим волосам, органоиды производят жировые и мышечные клетки кожи, а также нервы, подобные тем, которые опосредуют ощущение прикосновения. «Жир — это незамеченный герой кожи, и недавние исследования показывают, что он играет критическую роль в заживлении ран», — говорит доктор Джиюн Ли, первый автор статьи и научный сотрудник отдела отоларингологии в Boston Children’s Hospital.

Органоиды также продуцируют клетки Меркеля, специализированные сенсорные клетки кожи, которые также участвуют в таких заболеваниях, как клеточный рак Меркеля. «Включение этих других типов клеток, вероятно, расширяет потенциальное использование модели органоидов кожи для исследования сенсорных расстройств и рака», — добавляет она.

Мыши вырастили пигментированные человеческие волосы

Чтобы проверить, сработала ли эта техника на живом животном, команда культивировала органоиды в течение более четырех месяцев, а затем имплантировала их на спину особым мышам, чей организм не отторгает трансплантаты. «Мы заметили, что в течение месяца в месте пересадки возникли крошечные каштановые волосы. Это показало нам, что пигментные клетки также развиваются в органоидах», — объясняет Ли.

Ученые сравнили трансплантированную кожу с образцами кожи взрослого человека, наблюдая несколько уникальных особенностей кожи человека в трансплантатах. Один включает «ребристые гребни» или впадины в волнистой структуре человеческого эпидермиса, которая помогает закрепить его на кожных мембранах. И у пересаженных волос появились сложные сальные железы, которые производили кожное сало, натуральное масло, смазывающее кожу человека.

Культивируемая клетка кожи человека

Культивируемая клетка кожи человека с развивающимися волосяными фолликулами (зарождающиеся выпячивания) и встроенными нервами (красного цвета).

Читайте также

Комментарии