「秃头星人」的福音来了！人造毛囊首次培养成功，生发效率接近 100%！

昨日（10 月 24 日），是程序员节。工作压力大、作息不规律的程序员，也被网友戏称为「头发最珍贵的职业」。如今，以程序员为代表的许多年轻人，由于快速的生活节奏和生活压力，从一头秀发浓密到稀疏，早早就秃了顶。

为了应对日益严重的脱发，已出现了多种治疗方法。植发正是一种当前新兴的治疗方法，一般通过将后脑勺的毛囊移植到需要移植的部位，让原本「秃」了的地方重新长出新发。但这一方法不仅会引起后脑勺的肿大疼痛甚至造成疤痕，也不适用于那些原有毛囊数量不足的人。

近日，由日本横滨国立大学研究团队发表在 Science Advances 杂志上的一篇研究，为脱发者带来了新的福音。该研究成功在体外培养产生了毛囊类器官，以几乎 100% 的效率生成毛囊和毛干，并在移植到裸鼠皮肤上后，依然具有强大的毛发再生能力。

这一体外毛囊模型将帮助我们增加对毛囊发育的理解，还可用于毛囊再生和脱发治疗相关的药物筛选和动物试验。甚至有一天，实验室培养的人类毛囊将可能用于移植，以治疗脱发。

图片来源：Science Advances

研究背景

在胚胎发育的早期，称为表皮层的皮肤外层和称为间充质的结缔组织之间会发生相互作用。这些相互作用有点像一个信使系统，来触发毛囊形态发生。在过去的几十年中，科学家们通常使用动物模型探索了与毛囊发育相关的关键机制。但由于对毛囊发育的机制了解尚不充分，毛囊形态发生此前尚未在实验室培养中成功复制。

近年来，类器官培养受到了广泛关注，科学家们生产并使用类器官用以研究组织和器官发育以及相关的疾病发生和药物筛选。横滨国立大学工程学院助理教授 Tatsuto Kageyama 也表示，「类器官是阐明体外毛囊形态发生机制的一种很有前途的工具」。

但在体外培养毛囊干细胞也并不是一件容易的事，未参与该研究的英国伦敦玛丽女王大学的 Kairban Hodivala-Dilke 表示，「从历史上看，人工制造毛囊是非常困难的，不同类型的细胞需要不同的营养。」

在这项研究中，他们通过尝试多种体外培养条件，包括培养基、生长因子、信号通路的激活剂和抑制剂等，使得两种胚胎细胞——胚胎上皮细胞和间充质细胞得以在体外形成毛囊类器官。

图片来源：Science Advances

值得一提的是，他们开发的类器官培养系统以几乎 100% 的效率生成了毛囊和毛干，可以产生完全成熟的毛囊，其生长出的毛干在培养 23 天时可以长到大约 3 毫米。

在生成的毛囊中，还可以观察到毛囊及周围组织的典型细胞标记，包括脂肪组织标记油红 O、立毛肌标记 α 平滑肌肌动蛋白、毛囊干细胞标记 CD34 和 Sox9、基础角化细胞标记 K5 等等。生成的毛干也具有相应的特定特征，包括毛发角质层和髓质层。在毛干的横截面上观察到的毛发角质层和黑色素颗粒与自然生长的毛干角质层和黑色素颗粒相似。

图片来源：Science Advances

随着毛囊和毛干生长的发生，研究人员可以在体外监测毛囊的形态发生和毛发色素沉着，并了解在这些过程中所涉及的信号通路。

通过全基因表达分析，他们发现 NF-κB 和 PI3K-Akt 信号通路在毛囊发育前后存在显著差异。为了探究 NF-κB 和 PI3K-Akt 信号通路在体外毛囊毛发生长中的作用，研究人员使用了 NF-κB 和 PI3K-Akt 的抑制剂，并发现任一信号通路的抑制剂都可以完全抑制体外毛囊毛发生长，证明了 NF-κB 和 PI3K-Akt 对毛囊的早期发育和毛发生成至关重要。

图片来源：Science Advances

基础研究的最终目的是为了应用。因此，研究人员还测试了毛囊类器官用于药物筛选和再生医学的可行性。他们在培养基中添加了一种能够刺激黑色素细胞的药物——α-MSH，这种药物在产生头发色素沉着中起到关键作用。通过添加这种药物，毛囊类器官中毛发的色素沉着得到显著改善。

此外，当将毛囊类器官移植到裸鼠的背侧皮肤后，依然显示出强大的毛发再生能力，毛发周期至少重复了 10 个月（大约每月一次）。

研究人员相信这一体外毛囊模型将会帮助我们更好地了解毛囊诱导、评估毛发色素沉着和筛选毛发生长药物。

图片来源：Science Advances

总结

本研究开发了一种毛囊类器官培养系统，该系统以几乎 100% 的效率在体外生成了毛囊和毛干，并在移植到裸鼠皮肤上后，依然具有强大的毛发再生能力。

这一模型不仅可用于了解毛囊发育的机制，还可应用于毛囊及毛发再生的药物筛选，以及替代相关的动物试验。

图片来源：Science Advances

更值得期待的是，该研究团队计划在之后使用人类来源的细胞对这一类器官培养系统进行优化。通讯作者 Junji Fukuda 说，「我们的下一步是使用来自人类的细胞，并申请药物开发和再生医学研究」。

这一发现虽然不会治愈脱发，但却为治疗脱发奠定了基础。未来的研究最终可能为开发新的脱发疾病治疗策略开辟新的研究途径，例如男性和女性常见的雄激素性脱发。或是实验室培养的人类毛囊有一天可用于进行移植，治疗脱发。

脱发者的福音就在前方了！