Один из возможных подходов к обращению вспять выпадения волос — использование стволовых клеток для восстановления отсутствующих или умирающих волосяных фолликулов. Но до сих пор не удавалось сгенерировать достаточное количество стволовых клеток, генерирующих волосяные фолликулы.
Сяовэй «Джордж» Сюй, доктор медицинских наук, доцент кафедры патологии, лабораторной медицины и дерматологии Медицинской школы Перельмана Пенсильванского университета, и его коллеги опубликовали в Nature Communications метод преобразования взрослых клеток в эпителиальные стволовые клетки (EpSCs), первый раз, когда кто-либо добился этого на людях или мышах.
Эпителиальные стволовые клетки при имплантации мышам с ослабленным иммунитетом регенерировали различные типы клеток кожи и волосяных фолликулов человека и даже производили структурно узнаваемый стержень волоса, что повышает вероятность того, что они в конечном итоге могут способствовать регенерации волос у людей.
Сюй и его команда, в которую входят исследователи из отделов дерматологии и биологии Пенна, а также Технологического института Нью-Джерси, начали с клеток кожи человека, называемых дермальными фибробластами. Добавив три гена, они превратили эти клетки в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), которые обладают способностью дифференцироваться в любые типы клеток в организме. Затем они превратили iPS-клетки в эпителиальные стволовые клетки, обычно находящиеся в выпуклости волосяных фолликулов.
Начиная с процедур, разработанных другими исследовательскими группами для преобразования ИПСК в кератиноциты, команда Сюй продемонстрировала, что, тщательно контролируя время воздействия факторов роста, которые получают клетки, они могут заставить ИПСК генерировать большое количество эпителиальных стволовых клеток. В исследовании Xu протоколу команды удалось превратить более 25% ИПСК в эпителиальные стволовые клетки за 18 дней. Затем эти клетки были очищены с использованием белков, которые они экспрессировали на своей поверхности.
Сравнение паттернов экспрессии генов эпителиальных стволовых клеток, полученных из ИПСК человека, с эпителиальными стволовыми клетками, полученными из волосяных фолликулов человека, показало, что команде удалось получить клетки, которые они намеревались сделать в первую очередь. Когда они смешали эти клетки с индуктивными дермальными клетками фолликулов мыши и трансплантировали их на кожу мышей с иммунодефицитом, они произвели функциональный эпидермис человека (самые внешние слои клеток кожи) и фолликулы, структурно похожие на человеческие волосяные фолликулы.
«Это первый раз, когда кто-либо создал масштабируемое количество эпителиальных стволовых клеток, способных генерировать эпителиальный компонент волосяных фолликулов», — говорит Сюй. И у этих клеток есть много потенциальных применений, добавляет он, включая заживление ран, косметику и регенерацию волос.
Тем не менее, эпителиальные стволовые клетки, полученные из ИПСК, еще не готовы для использования на людях, добавляет Сюй. Во-первых, волосяной фолликул содержит эпителиальные клетки — тип клеток, выстилающих сосуды и полости тела, — а также особый вид взрослых стволовых клеток, называемых дермальными сосочками.
Сюй и его команда смешали полученные из ИПСК EpSC и клетки кожи мыши, чтобы создать волосяные фолликулы для достижения роста фолликулов.
"Когда человек теряет волосы, он теряет оба типа клеток."Сюй объясняет. «Мы решили одну серьезную проблему — эпителиальный компонент волосяного фолликула. Нам нужно найти способ также создавать новые клетки дермальных сосочков, и никто еще не понял эту часть."
Более того, процесс, который Сюй использовал для создания ИПСК, включает в себя генетическую модификацию клеток человека генами, кодирующими онкогенные белки, и поэтому требует доработки. Тем не менее, он отмечает, что исследователи стволовых клеток разрабатывают новые обходные пути, в том числе стратегии, использующие только химические вещества.