當代年輕人的“真實禿頭寫照”——我的頭髮在衣服上，在床上，在地上，在梳子上，就是不在頭上。
雖然禿頭不是病，但禿起來卻“要人命”。
不過，Nature 近期一項研究給日漸禿頭的少男少女們帶來了希望——美國哈佛大學醫學院等機構利用人類多能幹細胞培養出了可以長出毛髮的皮膚類器官。
研究成果現已發表至《Nature》期刊，題為“Hair-bearing human skin generated entirely from pluripotent stem cells”。
雷鋒網注：圖片截自 Nature
皮膚研究長達 45 年
在皮膚組織工程研究這件事上，科學家們已深耕了 45 年。
關於皮膚工程的研究最早開始於 1975 年，當時有研究表明，角質形成細胞可以從人體皮膚表層中分離且進行培養。
大概十年後，新的研究表明，從燒傷患者身上分離出的角質能夠給形成細胞薄片重新移植回患者身上。
到了 2017 年，研究又取得了新進展。通過基因修正細胞，一名患有大皰性交界性表皮鬆解症（皮膚在受到輕微摩擦或碰撞後出現水皰及血皰）的男孩成功替換了皮膚。
為了進一步推進皮膚組織工程研究的發展，移植的皮膚必須包含更多皮膚成分，包括毛囊、黑色素細胞、汗腺、神經、肌肉、脂肪、免疫細胞、表皮細胞等。
而哈佛大學醫學院的研究人員正是聚焦於此。
研究人員利用幹細胞生物學和毛囊發育領域的研究，在實驗室中模仿發育中的皮膚組織，生成了近乎完整的皮膚類器官。
而這其中，就涉及到了「多能幹細胞」的參與。
在滿足一定條件時，多能幹細胞能夠分化成多種細胞，這些分化成的細胞可以是胚胎幹細胞或誘導多能幹細胞，它們對於類器官的形成有着重要作用。
那麼，研究人員是如何生成皮膚類器官的？
禿頭女/男孩的希望
在闡述研究之前，需先了解一番人體皮膚。
人體皮膚由表皮和真皮構成，表皮在皮膚表面，可再分為角質層和生髮層兩部分。真皮比表皮厚，有豐富的血管和神經。
雷鋒網注：研究圖解（圖源 Nature）
在哈佛大學醫學院的研究中，研究人員首先向幹細胞添加骨形態發生蛋白4（BMP4）和轉化生長因子-β（TGF-β）抑制劑，一次誘導表皮的形成。
緊接着，研究人員錯開時間添加了生長因子 FGF2 和骨形態發生蛋白（BMP） 抑制劑，以此誘導顱神經嵴細胞，從而形成了真皮。
經過了 70 多天的培養，這些細胞以球狀發育逐漸長成了皮膚類器官，並且開始出現了毛囊，且在其中長出了頭髮。由於是從顱神經嵴中發育而來，大多數頭髮會被顱神經嵴中的黑色素細胞染色。
不僅如此，與毛囊相關的一些組織，比如皮脂腺，神經及其受體，肌肉和脂肪等也逐漸開始發育生長，形成了較為完整的皮膚。不過，免疫細胞並不在其中。
當培養期延長到 140 天時（接近體外培養時間的上限），這些皮膚類器官的外觀就十分接近於 18 周的胎兒面部皮膚。
雷鋒網(公眾號：雷鋒網)注：圖源 Nature
為了進一步推進研究，研究人員將體外培養的皮膚類器官移植到免疫功能不全小鼠的背部皮膚。
結果發現，該皮膚類器官能夠與小鼠皮膚融合，其中有 55% 的移植向外長出了 2-5mm 的毛髮。（多麼激動人心的結果！）
另外，研究人員通過單細胞 RNA 測序分析發現，這類培養出皮膚類細胞會隨着培養條件的變化呈現出不同的狀態，在基因表達上會呈現出下巴、臉頰和耳朵等皮膚特徵。
也就是説，隨着研究的進步，未來或許能夠根據培養條件定製不同部位的皮膚類器官。
顯然，這一研究發現對皮膚修復、傷口癒合、脱髮等方面治療帶來了正向意義，但對於皮膚工程的研究，還尚未結束。
研究，未完待續
研究作者在《Nature》的刊文中指出，在這種治療方案成為現實之前，還存在着一些待解決的問題。比如：
因此，這一研究方法還需不斷優化才能應用於醫學治療。
另外，研究人員還指出，多能幹細胞可能具有一些不良副作用，例如可能引起腫瘤形成等，後續工作還需減少多能幹細胞的使用，採用成體幹細胞來替代。
不過，需要肯定的是，哈佛大學醫學院的這一研究是具有重要意義的，儘管尚存挑戰，但研究人員對此持以樂觀態度：
參考資料：
【1】https://www.nature.com/articles/d41586-020-01568-2
【2】https://www.nature.com/articles/s41586-020-2352-3
【3】https://mp.weixin.qq.com/s/0DPf2K3BA5uxLzs1nU1NCw
【4】https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_7690613
雷鋒網原創文章，未經授權禁止轉載。詳情見轉載須知。
資料來源：雷鋒網
作者/編輯：肖漫
雖然禿頭不是病，但禿起來卻“要人命”。
不過，Nature 近期一項研究給日漸禿頭的少男少女們帶來了希望——美國哈佛大學醫學院等機構利用人類多能幹細胞培養出了可以長出毛髮的皮膚類器官。
研究成果現已發表至《Nature》期刊，題為“Hair-bearing human skin generated entirely from pluripotent stem cells”。
雷鋒網注：圖片截自 Nature
皮膚研究長達 45 年
在皮膚組織工程研究這件事上，科學家們已深耕了 45 年。
關於皮膚工程的研究最早開始於 1975 年，當時有研究表明，角質形成細胞可以從人體皮膚表層中分離且進行培養。
大概十年後，新的研究表明，從燒傷患者身上分離出的角質能夠給形成細胞薄片重新移植回患者身上。
到了 2017 年，研究又取得了新進展。通過基因修正細胞，一名患有大皰性交界性表皮鬆解症（皮膚在受到輕微摩擦或碰撞後出現水皰及血皰）的男孩成功替換了皮膚。
為了進一步推進皮膚組織工程研究的發展，移植的皮膚必須包含更多皮膚成分，包括毛囊、黑色素細胞、汗腺、神經、肌肉、脂肪、免疫細胞、表皮細胞等。
而哈佛大學醫學院的研究人員正是聚焦於此。
研究人員利用幹細胞生物學和毛囊發育領域的研究，在實驗室中模仿發育中的皮膚組織，生成了近乎完整的皮膚類器官。
而這其中，就涉及到了「多能幹細胞」的參與。
在滿足一定條件時，多能幹細胞能夠分化成多種細胞，這些分化成的細胞可以是胚胎幹細胞或誘導多能幹細胞，它們對於類器官的形成有着重要作用。
那麼，研究人員是如何生成皮膚類器官的？
禿頭女/男孩的希望
在闡述研究之前，需先了解一番人體皮膚。
人體皮膚由表皮和真皮構成，表皮在皮膚表面，可再分為角質層和生髮層兩部分。真皮比表皮厚，有豐富的血管和神經。
雷鋒網注：研究圖解（圖源 Nature）
在哈佛大學醫學院的研究中，研究人員首先向幹細胞添加骨形態發生蛋白4（BMP4）和轉化生長因子-β（TGF-β）抑制劑，一次誘導表皮的形成。
緊接着，研究人員錯開時間添加了生長因子 FGF2 和骨形態發生蛋白（BMP） 抑制劑，以此誘導顱神經嵴細胞，從而形成了真皮。
經過了 70 多天的培養，這些細胞以球狀發育逐漸長成了皮膚類器官，並且開始出現了毛囊，且在其中長出了頭髮。由於是從顱神經嵴中發育而來，大多數頭髮會被顱神經嵴中的黑色素細胞染色。
不僅如此，與毛囊相關的一些組織，比如皮脂腺，神經及其受體，肌肉和脂肪等也逐漸開始發育生長，形成了較為完整的皮膚。不過，免疫細胞並不在其中。
當培養期延長到 140 天時（接近體外培養時間的上限），這些皮膚類器官的外觀就十分接近於 18 周的胎兒面部皮膚。
雷鋒網(公眾號：雷鋒網)注：圖源 Nature
為了進一步推進研究，研究人員將體外培養的皮膚類器官移植到免疫功能不全小鼠的背部皮膚。
結果發現，該皮膚類器官能夠與小鼠皮膚融合，其中有 55% 的移植向外長出了 2-5mm 的毛髮。（多麼激動人心的結果！）
另外，研究人員通過單細胞 RNA 測序分析發現，這類培養出皮膚類細胞會隨着培養條件的變化呈現出不同的狀態，在基因表達上會呈現出下巴、臉頰和耳朵等皮膚特徵。
也就是説，隨着研究的進步，未來或許能夠根據培養條件定製不同部位的皮膚類器官。
顯然，這一研究發現對皮膚修復、傷口癒合、脱髮等方面治療帶來了正向意義，但對於皮膚工程的研究，還尚未結束。
研究，未完待續
研究作者在《Nature》的刊文中指出，在這種治療方案成為現實之前，還存在着一些待解決的問題。比如：
- 人體的免疫細胞會不會對移植皮膚類器官產生排斥？
- 頭髮如何進行有效繁殖？
- 需要多少個細胞才能形成毛囊用於移植？
- 對於亟需皮膚移植的患者（例如燒傷患者），如何縮短 140 天的培育週期？
因此，這一研究方法還需不斷優化才能應用於醫學治療。
另外，研究人員還指出，多能幹細胞可能具有一些不良副作用，例如可能引起腫瘤形成等，後續工作還需減少多能幹細胞的使用，採用成體幹細胞來替代。
不過，需要肯定的是，哈佛大學醫學院的這一研究是具有重要意義的，儘管尚存挑戰，但研究人員對此持以樂觀態度：
引用這項工作具有巨大的臨床轉化潛力，我們相信這個希望終將成為現實。
參考資料：
【1】https://www.nature.com/articles/d41586-020-01568-2
【2】https://www.nature.com/articles/s41586-020-2352-3
【3】https://mp.weixin.qq.com/s/0DPf2K3BA5uxLzs1nU1NCw
【4】https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_7690613
雷鋒網原創文章，未經授權禁止轉載。詳情見轉載須知。
資料來源：雷鋒網
作者/編輯：肖漫
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