Ученые из A * STAR успешно создали в лаборатории клеточные структуры, напоминающие волосяные фолликулы, – инструмент, который теперь можно использовать для разработки новых методов лечения, способствующих или замедляющих рост волос.
"Фолликулоподобные структуры нашей модели составляют основу многообещающего анализа для скрининга лекарств для волос," говорит автор исследования Эндрю Ван, руководитель группы и главный научный сотрудник Института биоинженерии и нанотехнологий A * STAR (IBN) в Сингапуре.
Зрелые волосяные фолликулы представляют собой сложные трехмерные структуры в форме луковиц, а волосяные волокна состоят из нескольких слоев структурного белка, известного как кератин. Кератин вырабатывается в ответ на сигналы регенерирующего органа, находящегося под поверхностью кожи у основания волокна, называемого дермальным сосочком (DP). DP доставляет питательные вещества и кислород клеткам волокон; он также реагирует на гормоны, которые регулируют развитие волосяных фолликулов и цикл.
Чтобы имитировать эту структуру, команда во главе с Ваном и Джеки И. Ин, исполнительный директор IBN, объединил кератинпродуцирующие кератиноциты человека с человеческими клетками DP в гидрогелевом каркасе, который позволяет культивировать клетки и разделять их в пространственно определенных регионах. Клетки DP впоследствии образовали небольшие сфероидальные скопления, частично окруженные кератиноцитами – конфигурацию, аналогичную той, которая обнаруживается в корнях собственных волосяных фолликулов.
Исследователи охарактеризовали профиль экспрессии генов клеток DP в этой трехмерной архитектуре. Они обнаружили повышенные уровни тех генов, которые участвуют во взаимодействии с кератиноцитами, связанными с волосами. Кроме того, они проверили индукционный потенциал выращенных в лаборатории фолликулов для волос путем имплантации четырехдневных клеточных структур под кожу мышей. Под микроскопом они могли увидеть ростки, похожие на волосяные фолликулы, образующиеся примерно через три-четыре недели.
Продемонстрировав подобную волосяному фолликулу природу скоплений, группа Вана и Инь затем исследовала пригодность этих клеточных конструкций для тестирования препаратов для волос. В качестве доказательства принципа они добавили лекарства с известным действием на рост волос – промотор фактора роста гепатоцитов (HGF) или ингибитор трансформирующего фактора роста-β2 (TGF-β2).
Основываясь на согласованности их результатов с лекарствами с известными эффектами, Ин предполагает, что выращенные в лаборатории фолликулы теперь можно использовать для поиска соединений с до сих пор неизвестным влиянием на развитие волос. "Такая технология будет способствовать открытию лекарств для стимуляции или подавления роста волос, от которых страдают многие люди во всем мире," она говорит.