最近的兩項研究強調了利用JAK抑制劑等小分子治療男性和女性脫發的新方法,這些小分子可以喚醒休眠的毛囊,干細胞療法的目標是生長新的毛囊。
在第一項研究中,哥倫比亞大學皮膚學教授Angela Christiano領導的研究人員發現過去未知的細胞保持小鼠毛囊處于休息狀態,還表明抑制這些細胞的活動可以喚醒休眠毛囊。
在第二項研究中,Christiano的團隊創造了一種在培養皿中生長頭發的方法,這將為包括女性在內的更多人開啟頭發修復手術,并改善制藥公司尋找新的生發藥物的方式。
研究發現使毛囊休眠的細胞
在男性和女性型禿發中,許多毛囊仍然存在,但處于休眠狀態。由于該領域專注于尋找與非那雄胺和米諾地爾(目前僅有的兩種治療男性型禿發的藥物)作用相同的藥物,重新喚醒毛囊并誘導頭發生長的新藥的研究受到了限制。
Christiano和她的同事之前發現了一種名為JAK-STAT的新途徑,這種途徑活躍于處于休眠狀態的毛囊干細胞中,并使它們處于休眠狀態。他們之前證明,應用于小鼠皮膚的JAK抑制劑是一種有效的方法來喚醒小鼠休眠毛囊。
在他們最新的研究中,研究人員想要獲得使毛囊處于休眠狀態的自然過程的詳細圖像,所以他們尋找控制毛囊中JAK通路活性的因素。
一種叫做Trichophages的新細胞
這項研究揭示了一種未知的免疫相關細胞類型,這種細胞能產生一種叫做抑癌蛋白M的物質,使毛囊處于休眠狀態。這項研究的第一作者Etienne Wang博士說:"以前很難在整個皮膚中識別出罕見的免疫細胞亞群,但我們有能力對單個細胞進行測序,并精確定位制造抑癌蛋白M的細胞,這為這項工作提供了便利。"這些細胞與巨噬細胞最為相似,巨噬細胞是免疫系統的清除細胞,研究小組發現它們與靜止的毛囊密切相關。
研究人員將這些細胞命名為trichophages,源于希臘語中毛發的單詞tricho。靶向trichophage也能開啟毛發循環。通過使用小分子抑制劑和抗體來阻止Csf1R,研究人員可以阻止抑癌蛋白M的流動,并重新啟動頭發循環。Csf1R是一種毛發上的受體。
用新藥喚醒休眠的毛囊
"我們之前的研究表明JAK -STAT信號通路是一種潛在的治療脫發障礙的新途徑,它通過使用JAK抑制劑靶向毛囊干細胞,"Christiano說。(一家生物技術公司最近報告了基于這些研究的局部JAK-STAT抑制劑的小規模二期試驗結果。)"在這里,我們展示了阻斷毛囊外激活JAK信號的來源是另一種針對這一機制的方法。"
大多數藥物開發都集中在男性脫發的治療上,而且大多數臨床試驗都只針對男性。
Christiano說:"這些新途徑可能會為脫發的男性和女性帶來新的治療方法,因為它們似乎獨立于男性激素途徑發揮作用。尤其是局部治療,可以避免非那雄胺和米諾地爾的相關副作用。"
在培養皿中生長新的毛囊
在另一項研究旨在利用干細胞生長頭發,哥倫比亞大學的研究人員創造了一種生長在培養皿中人類頭發,可以打開更多的人頭發修復手術,包括婦女,并改善制藥公司尋找新的頭發生長的藥物。
這是人類毛囊第一次完全在培養皿中生成,不需要植入皮膚。
多年來,通過培養取自現有毛囊底部的細胞,人們可以在實驗室中培育出小鼠或大鼠的毛發。
Christiano說:"老鼠和老鼠的細胞會長出漂亮的毛發。但由于我們不完全了解的原因,人類細胞具有抗藥性。"
為了打破人類毛細胞的抵抗力,Christiano一直試圖創造條件,模擬人類毛細胞通常居住的三維環境。實驗室首先嘗試在懸垂的液滴中創造細胞小球。但是,當這些球體被植入老鼠體內時,結果是不可預測的:一些人的細胞產生了新的毛發,而另一些人沒有。
3d打印會產生有圖案的毛囊
在這項新的研究中,Christiano的團隊利用3d打印機的獨特功能,為毛囊的生長創造了一個更自然的微環境。
研究人員使用3d打印技術制作出了只有半毫米寬的超長超薄塑料模具。這項研究的第一作者Erbil Abaci博士說:"以前的制造技術無法制造出這樣薄的投影,所以3d打印技術的創新極大地促進了這項工作。"
在人類皮膚被設計成在模具周圍生長后,來自人類志愿者的毛囊細胞被放置在深井中,頂部的細胞產生角蛋白。這些細胞被喂食一種混合生長因子的混合物,其中添加了包括JAK抑制劑在內的成分,該實驗室發現這些成分會刺激毛發生長。三周后,人類毛囊出現并開始形成毛發。
頭發農場可以擴大頭發修復的可用性
盡管該方法還需要優化,但以這種方式創造的人造毛囊可以為接受機器人毛發修復手術的患者提供無限的新毛囊來源。
頭發修復手術需要將大約2000個毛囊從頭部后部移植到頭部和頂部。它通常是專為男性患者的,這些患者的脫發已經穩定,而且需要有足夠的頭發。
Christiano說:"我們所展示的是,我們基本上可以創建一個發頭發農場:一個圖案正確經過精心設計頭發網,這樣它們就可以移植回同一個病人的頭皮上。"
這將使所有病人都能得到頭發修復,包括美國3000萬經歷頭發稀疏的女性和頭發線條仍在后退的年輕男性。頭發修復手術將不再受捐贈頭發數量的限制。"
工程毛囊也可以被制藥工業用于篩選新的毛發生長藥物。目前,由于無法在實驗室培養皿中培養人類毛囊,新發藥物的高通量篩選受到了阻礙。目前也沒有開發出新藥,僅有的兩種被批準用于治療斑紋脫發的藥物--非那雄胺和米諾氧化酶--最初作為其他條件的治療方法進行了研究。
研究小組希望,人工頭發農場將為高通量藥物篩選開辟道路,以發現影響頭發生長的新途徑。
第一項研究發表在《Cell Stem Cell》雜志上,題為"A Subset of TREM2+ Dermal Macrophages Secretes Oncostatin M to Maintain Hair Follicle Stem Cell Quiescence and Inhibit Hair Growth"。第二項研究名為"Tissue engineering of human hair follicles using a biomimetic developmental approach",發表在《Nature Communications》雜志上
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