当代年轻人的“真实秃头写照”──头发在衣服上、床上、地上、梳子上，就是不在头上。
虽然秃头不是病，秃起来却“要人命”。不过《Nature》近期研究给日渐秃头的少男少女带来希望──美国哈佛大学医学院等机构利用人类多功能干细胞，培养出可长出毛发的皮肤类器官。
研究成果发表于《Nature》，题为“Hair-bearing human skin generated entirely from pluripotent stem cells”。
皮肤研究长达 45 年
皮肤组织工程研究这件事，科学家深耕了 45 年。皮肤工程研究最早开始于 1975 年，当时研究表明，角质形成细胞可从人体皮肤表层分离且培养。大概十年后，新研究表明，从烧烫伤患者皮肤分离出的角质能形成细胞薄片，重新移植给患者。
到了 2017 年，研究又取得新进展。透过基因修正细胞，一名患有大疱-界性表皮松解症（皮肤受轻微摩擦或碰撞后出现水疱及血疱）的男孩成功移植了新皮肤。
为了推动皮肤组织工程研究发展，移植皮肤必须包含更多皮肤组织，包括毛囊、黑色素细胞、汗腺、神经、肌肉、脂肪、免疫细胞、表皮细胞等。
哈佛大学医学院研究人员正是聚焦于此。研究人员利用干细胞生物学和毛囊发育领域研究，在实验室模仿发育中的皮肤组织，生成近乎完整的皮肤类器官。其中涉及“多功能干细胞”参与。满足一定条件时，多功能干细胞能分化成多种细胞，可以是胚胎干细胞或诱导多功能干细胞，对类器官形成有重要作用。
研究人员又是如何生成皮肤类器官？
秃头女／男孩的希望
解释研究前，需先了解人体皮肤构造。
人体皮肤由表皮和真皮构成，表皮在皮肤表面，可再分为角质层和生发层两部分。真皮比表皮厚，有丰富血管和神经组织。
▲ 研究图解。（Source：Nature）
研究人员首先添加骨形态发生蛋白 4（BMP4）和转化生长因子-β（TGF-β）抑制剂至干细胞，一次诱导表皮形成。接着，研究人员错开时间添加生长因子 FGF2 和骨形态发生蛋白（BMP） 抑制剂，诱导颅神经嵴细胞，进而形成真皮。
经过 70 多天培养，细胞以球状发育逐渐长成皮肤类器官，并开始出现毛囊，且长出头发。由于是从颅神经嵴发育而来，大多数头发会被颅神经嵴的黑色素细胞染色。
不仅如此，与毛囊相关的组织如皮脂腺、神经及受体、肌肉和脂肪等也逐渐发育生长，形成较完整的皮肤。不过，免疫细胞还没出现。
当培养期延长到 140 天时（接近体外培养时间上限），皮肤类器官的外观十分接近 18 周胎儿脸部皮肤。
（Source：Nature）
为了进一步研究，研究人员将体外培养皮肤类器官移植到免疫功能不全小鼠的背部。结果发现，皮肤类器官能与小鼠皮肤融合，有 55% 移植向外长出 2~5 毫米毛发（多令人激动的结果）。
另外，研究人员透过单细胞 RNA 测序分析发现，这类培养的皮肤类细胞会随着培养条件变化，呈现不同状态，基因表达会呈现下巴、脸颊或耳朵等不同部位皮肤特征。也就是说，随着研究进步，未来或许能根据培养条件，自订不同部位的皮肤类器官。
显然这研究发现对皮肤修复、伤口愈合、脱发等治疗有正面意义，但对皮肤工程研究，还尚未结束。
研究，未完待续
作者在《Nature》刊文指出，这种治疗方案成为现实之前，还有一些待解决的问题。例如：
- 人体的免疫细胞会不会排斥移植皮肤类器官？
- 头发如何有效繁殖？
- 需要多少个细胞才能形成毛囊以移植？
- 对亟需皮肤移植的患者（如烧烫伤患者），如何缩短 140 天培育期？
因此，研究方法还需不断优化才能应用于医学治疗。
研究人员还指出，多功能干细胞可能有些不良副作用，例如可能引起肿瘤形成等，后续工作还需减少使用多功能干细胞，用成体干细胞代替。
不过要肯定的是，哈佛大学医学院研究具重要意义，尽管还有挑战，但研究人员持乐观态度：
这项工作有巨大的临床转化潜力，我们相信希望终将成为现实。
- Regenerative medicine could pave the way to treating baldness
- Hair-bearing human skin generated entirely from pluripotent stem cells
（本文由 雷锋网 授权转载；首图来源：pixabay）
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