Πρώτα οι επιστήμονες αναπτύσσουν πλήρως λειτουργικούς θύλακες τρίχας στο νέο εργαστήριο

Μπορούμε να προσθέσουμε λειτουργικούς θύλακες τρίχας ποντικιού σε μέρη του σώματος που οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει με επιτυχία στο εργαστήριο, έξω από το σώμα.

Χρησιμοποιώντας κύτταρα που ελήφθησαν από εμβρυϊκά ποντίκια, για πρώτη φορά οι ερευνητές μπόρεσαν να παράγουν οργανοειδή θύλακα της τρίχας - μικρές, απλές εκδοχές ενός οργάνου - που αυξάνουν τις τρίχες.

Επιπλέον, ήταν σε θέση να επηρεάσουν τη μελάγχρωση των μαλλιών. και, όταν τα ωοθυλάκια μεταμοσχεύθηκαν σε ζωντανά άτριχα ποντίκια, συνέχισαν να λειτουργούν σε πολλούς κύκλους τριχοφυΐας.

Αυτή η έρευνα, λέει η ομάδα, θα μπορούσε να βοηθήσει τις προσπάθειες για την αντιμετώπιση της τριχόπτωσης, καθώς και να προσφέρει εναλλακτικά μοντέλα για τις δοκιμές σε ζώα και τον έλεγχο φαρμάκων.

Τα τριχοθυλάκια σχηματίζονται κατά την ανάπτυξη ενός εμβρύου. Το εξωτερικό στρώμα του δέρματος, ή επιδερμίδα, και το στρώμα συνδετικού ιστού δίπλα του, το μεσέγχυμα, αλληλεπιδρούν αμοιβαία για να πυροδοτήσουν τη διαδικασία μορφογένεσης κατά την οποία τα κύτταρα αρχίζουν να ενώνονται για να σχηματίσουν το όργανο.

Αυτές οι επιδερμιδικές-μεσεγχυματικές αλληλεπιδράσεις που καταλήγουν σε ωοθυλάκια δεν είναι πολύ καλά κατανοητές. Σε εργαστηριακό περιβάλλον, οι επιστήμονες κατάφεραν να αναπτύξουν οργανοειδή δέρματος, τόσο του ποντικού όσο και του ανθρώπου, που περιέχουν ωοθυλάκια, αλλά η επιτυχής ανάπτυξη ωοθυλακίων μεμονωμένα έχει αποδειχτεί άπιαστη.

Ωστόσο, η επιστήμη των οργανοειδών έχει εξελιχθεί πιο εξελιγμένη τα τελευταία χρόνια, έτσι μια ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τον βιοϊατρικό μηχανικό Tatsuto Kageyama του Εθνικού Πανεπιστημίου της Γιοκοχάμα στην Ιαπωνία αποφάσισε να το κάνει.

Ξεκίνησαν με δύο τύπους κυττάρων που συλλέχθηκαν από εμβρυϊκά ποντίκια:επιθηλιακά (δέρμα). και μεσεγχυματικό.

Μερικές από αυτές τις ομάδες κυττάρων καλλιεργήθηκαν με μια ουσία που ονομάζεται Matrigel, ένα παρασκεύασμα μεμβράνης που προέρχεται από ποντίκια που βοηθά τα κύτταρα να σχηματίσουν δομές. μερικά καλλιεργήθηκαν χωρίς Matrigel.

Η διαφορά ήταν εντυπωσιακή. Οι δύο τύποι κυττάρων συγκεντρώθηκαν και στη συνέχεια διαχωρίστηκαν αυθόρμητα μέσα στο σύνολο, σχηματίζοντας μια οργανωμένη δομή.

Χωρίς το Matrigel ή όταν το Matrigel προστέθηκε αργότερα, αυτές οι δομές είχαν σχήμα αλτήρα και απέτυχαν να εξελιχθούν σε λειτουργικά ωοθυλάκια.

Ωστόσο, όταν το Matrigel προστέθηκε εντός έξι ωρών από τη σπορά της καλλιέργειας με τα κύτταρα, οι δομές αποτελούνταν από έναν πυρήνα επιθηλιακών κυττάρων που περιβάλλονταν από ένα κέλυφος μεσεγχυματικών κυττάρων.

Αυτή η διάταξη, λένε οι ερευνητές, αυξάνει την περιοχή επαφής μεταξύ των δύο τύπων κυττάρων, διευκολύνοντας την ανάπτυξη της σταγόνας σε ωοθυλάκιο.

Πράγματι, αυτό ακριβώς παρατήρησαν. Οι σταγόνες του πυρήνα του κελύφους εξελίχθηκαν σε ώριμα οργανοειδή ωοθυλακίων που παράγουν τρίχες με ποσοστό επιτυχίας σχεδόν 100%, αυξάνοντας 2 χιλιοστά τρίχας μετά από 23 ημέρες.

Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, οι ερευνητές μπόρεσαν να μελετήσουν πώς ο θύλακος αναπτύχθηκε και παρήγαγε τρίχες σε μοριακό επίπεδο.

Δοκίμασαν επίσης ένα φάρμακο που διεγείρει την παραγωγή μελανοκυττάρων, των κυττάρων που εμπλέκονται στη μελάγχρωση.

Όταν αυτό το φάρμακο προστέθηκε στην καλλιέργεια, οι τρίχες που αναπτύχθηκαν από τα οργανοειδή του ωοθυλακίου ήταν πιο χρωματισμένες από τρίχες στις οποίες δεν είχε προστεθεί το φάρμακο.

Τέλος, μεταμόσχευσαν τα καλλιεργημένα ωοθυλάκια τους σε γυμνά ποντίκια – ποντίκια εργαστηρίου που εκτρέφονται ειδικά με κατασταλμένο ανοσοποιητικό σύστημα – για να παρατηρήσουν εάν τα οργανοειδή μπορούσαν να ενσωματωθούν σε ένα ζωντανό σώμα.

Μόλις μεταμοσχευθούν, τα οργανοειδή ωρίμασαν σε πλήρη ωοθυλάκια και παρήγαγαν τρίχες για αρκετούς κύκλους ανάπτυξης, που διήρκεσαν τουλάχιστον 10 μήνες.

Προφανώς πρόκειται για μια μελέτη σε ποντίκια, και δεν μπορεί ακόμα να προεκταθεί στους ανθρώπους, αλλά η ανθρώπινη έρευνα είναι η επόμενη στην ημερήσια διάταξη.

Σε αντίθεση με τη μελέτη σε ποντίκια, η ομάδα δεν θα χρησιμοποιήσει κύτταρα που έχουν συλλεχθεί από έμβρυα, αλλά θα λάβει κύτταρα που δωρήθηκαν από ενήλικες και θα τα αναστρέψει σε βλαστοκύτταρα, από τα οποία ελπίζουν να αναπτύξουν τα απαιτούμενα επιθηλιακά και μεσεγχυματικά κύτταρα.

Αυτή η διαδικασία θα μπορούσε να είναι αποκαλυπτική από μόνη της, αλλά ο τελικός στόχος είναι φιλόδοξος. Η ομάδα ελπίζει ότι η έρευνά της θα οδηγήσει σε θεραπείες για καταστάσεις όπως η αλωπεκία ή η φαλάκρα, που επηρεάζουν όλα τα φύλα.

Επιπλέον, ένα in vitro μοντέλο μορφογένεσης και ανάπτυξης τριχοθυλακίων μπορεί να μειώσει την εξάρτησή μας από τις δοκιμές σε ζώα.

Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύτηκε στο Science Advances .