皮膚是如何發育成毛囊并最終長出毛發的？美國南加州大學領導的一項研究于8月11 日發表在美國國家科學院院報（PNAS）上，解決了這個問題。科研人員利用觀察到的結果，組合成具有基本的皮膚結構和包括頭發生長能力的細胞三維結構圖。
這項研究的第一作者是Mingxing Lei，他是南加州大學Cheng Ming Chuong實驗室的博士后研究者。他們團隊從新生小鼠開始分離皮膚細胞，Lei負責從成百上千延時成像的影像中分析細胞行為。他們觀察到這些細胞通過六個不同的階段最后形成毛囊：1）游離的細胞；2）聚集的細胞；3）胞；4）合并胞；5）分層的皮膚；6）有毛囊的皮膚，這些毛囊被移植到小鼠的背部能產生毛發。相反成年小鼠中分離的皮膚細胞在分離后的發育中只能達到第二相——聚集，不能產生毛發。
實驗流程和觀察到的毛囊形成六相
為了理解是什么在中間起作用，科學家分析了讓毛囊成功形成的分子事件和生理過程。Lei說：“我們運用了生物信息學和分子篩選相結合的方法。”
在不同的時間點，他們觀察到與膠原蛋白；血糖調節激素胰島素；細胞膜的形成；細胞的粘附、死亡或分化；以及許多其它相關過程的基因活性增加。通過轉錄組分析揭示了粘附分子、生長因子、Wnt蛋白和基質金屬蛋白酶（MMPs）的順序表達。不同時間功能的變化讓人們能辨別它們讓細胞從一個相到另一個的調節功能。
除了確定哪種基因在何時活性增加，科研人員還確定了在毛囊中這種活性增加的具體位置。他們隨后阻止了特定基因的活性以確認其在毛囊形成中的作用。
環境重編程成年毛囊細胞的效果
通過仔細研究這些發育過程，科研人員獲得了促進皮膚細胞形成毛囊并產生毛發的分子。比較轉錄組分析表明，抑制成人細胞的表皮分化至關重要。這些結果啟發了可以恢復形態轉變和讓成年毛囊形成毛發的策略：（1）連續抑制PKC；（2）及時供應生長因子（IGF, VEGF）和Wnts、MMPs。
然后他們將促進分子添加到從成年鼠皮膚細胞中獲得的、已經停止生長的毛囊中去。通過提供正確的分子，它們能夠刺激這些成年的毛囊細胞繼續發育，最終產生毛發。事實上，成年毛囊細胞產生的毛發比新生毛囊多40%，在量上明顯增加。
文章的通訊作者之一，南加州大學干細胞實驗室的Chuong教授說：“通常情況下，許多老年人不長頭發，因為成人細胞逐漸失去再生能力。通過我們的新發現，能夠使成年小鼠細胞再次產生毛發。在未來，這項工作可以為脫發及禿頭患者提供刺激頭發生長的新策略。”
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