未来,我们有机会能够治愈「秃头」了!顶尖学术期刊《Cell》近日在线发表的一篇研究论文中,美国波士顿儿童医院主导的一支科研团队,带来了利用干细胞制造皮肤的重要进展。
团队利用iPSC干细胞培养出的皮肤类器官,经过4-5个月,不但形成了皮肤特有的多层组织,更重要的是包含了毛囊、皮脂腺和神经回路,接近完整的真实皮肤。研究人员相信,这项发现不仅可以帮助科学家研究人类皮肤的发育,更有望为那些受掉发、疤痕或遗传性皮肤病之苦的人,带来革命性的治疗。
都已经有那么多人造器官了,「人造皮肤」的困难在哪里?阳明大学生化所博士张薏雯指出,皮肤一种复杂的多层器官,主要由表皮层和真皮层组成,包括了毛囊、皮脂腺等各种附属结构。毛囊和皮脂腺的开口—毛孔,它们对于皮肤的功能极为重要,参与体温调节、体液维持及疼痛感知等各种过程。如果没有这些结构,皮肤也就难以正常地出汗、分泌油脂,以及长出毛发。
张薏雯表示:「人类想要培养皮肤,其实已经有 40 多年的历史了,过去的尝试包括真皮细胞和表皮细胞的培养,但这些皮肤就是无法拥有正常的功能。」
在这项研究中,团队从iPSC干细胞出发,培育出具有各种皮肤特征的结构。由于皮肤的表皮和真皮在发育时来源于不同的细胞类型,为了培养出包括这两种成分的皮肤,研究人员仔细优化了培养条件,分步骤添加生长因子,先后诱导出表皮前体细胞和真皮前体细胞。
70多天后,这些球体开始长出了毛囊,包括皮脂腺、神经、肌肉和脂肪也逐渐发育,再经过4、5个月的培养期,长出了明显表皮层和真皮层,而且含有毛囊、皮脂腺和紧密连接的神经。
除了体外分析外,张薏雯介绍,研究人员进一步透过动物移植实验,展现了这些新造皮肤的治疗潜力,他们在免疫缺陷小鼠的背部皮肤中植入了培养的皮肤。这些皮肤不仅能够与小鼠表皮融合,在伤口处形成平面皮肤,而且其中55%的移植物继续生长,长出了毛发。
「这篇研究首度在体外使用多能干细胞培养成完整的皮肤完整组织,将单一层细胞治疗向上提升成组织器官化,不久的未来很可能改变皮肤缺损的患者的治疗,达到全新的重建治疗。」张薏雯指出。
《自然》同期的专文评述对这项研究给予了高度评价,认为「这项工作具有巨大的临床转化潜力」,为治愈秃顶的难题迈出了一大步。
张薏雯表示,细胞治疗发展已久,结合胚胎学生物学生化学的研究,科学家们更了解如何应用干细胞的潜能,随着AI智能医学的演进,结合3D组织工程,订制个人化的组织器官或许不再久远。