Биоинженерные волосы

В Центре исследований динамики биосистем RIKEN в Японии группа под руководством Такаши Цудзи работает над способами восстановления потерянных волос из стволовых клеток. В новом исследовании они произвели забор волосяных фолликулов шерсти и усов у мышей и культивировали их в лаборатории с другими биологическими ингредиентами. Исследователи использовали 220 комбинаций ингредиентов и обнаружили, что сочетание одного типа коллагена с пятью факторами (белок Noggin, факторы роста фибробластов FGF-7 и FGF-10, агонист гена Sonic hedgehog и эпидермальный фактор роста EGF – среда NFFSE) привело к наивысшей скорости амплификации стволовых клеток за самый короткий период времени.

Рост волос у млекопитающих – это непрерывный циклический процесс, при котором волосы растут, выпадают и снова отрастают. Рост происходит в фазе анагена, а волосы выпадают в фазе телогена. Таким образом, успешная процедура по регенерации волос должна приводить к циклической регенерации волос. Чтобы проверить, производятся ли циклично волосы из стволовых клеток, исследователи поместили биоинженерные стволовые клетки волосяных фолликулов в среду NFFSE и в среду без одного из ингредиентов и наблюдали за регенерацией волос в течение нескольких недель. Они обнаружили, что 81% волосяных фолликулов, культивированных в среде NFFSE, прошли как минимум три цикла и дали рост нормальных волос, в то время как 79% фолликулов, выращенных в другой среде, производили только один цикл роста волос.

Верхний ряд: регенерация волос в среде NFFSE; цикл повторяется 4 раза (рост, выпадение, новый рост и т.д.). Нижний ряд: регенерация волос в среде, лишенной одного из важных компонентов; при этом цикл повторяется только один раз.

Зная, что обновление стволовых клеток может зависеть от их микроокружения, исследователи искали маркеры на поверхности клеток, культивируемых в среде NFFSE. В дополнение к ожидаемым маркерам CD34 и CD49f, они обнаружили, что лучший по многим характеристикам цикл роста был связан с добавлением интегрина β5 (Itgβ5).

Схема волосяного фолликула мыши. В присутствии Itg-beta5 на верхней части волосяных фолликулов цикл роста волос повторялся не менее трех раз.

Почти 80% фолликулов достигли трех циклов роста волос, когда Itgβ5 был биоинженерно встроен в зародыш волосяного фолликула, и только 13% достигли трех циклов, когда Itgβ5 не было. Анализ показал, что эти важные клетки естественным образом расположены в верхней части волосяного фолликула.

Таким образом, новая система культивирования создает условия для оптимальной циклической регенерации волосяных фолликулов из стволовых клеток. Поскольку доклинические испытания на безопасность у животных с использованием этих культивированных клеток были завершены в 2019 году, следующим шагом в этом процессе станут клинические испытания.

Статья M.Takeo et al. Expansion and characterization of epithelial stem cells with potential for cyclical hair regeneration опубликована в журнале Scientific Reports.

Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам RIKEN: A recipe for regenerating bioengineered hair.