Екип от изследователи от Университета на Южна Калифорния в Лос Анджелис са успели да развият косата, започвайки от стволови клетки, разкривайки ключовите молекулярни събития, свързани с растежа на космите и стимулирайки това при възрастни мишки.
Новите изследвания, публикувани в списанието, предлагат стъпка по стъпка обяснение на процеса, по който косата расте. Находките проправят пътя за стимулиране на растежа на косата при пациенти с алопеция или мъжка плешивост.
Екип от изследователи се стреми да изследва как фоликулите израстват от кожата и как те произвеждат коса, като използват така наречените органоиди, които са клъстери от стволови клетки, отглеждани in vitro, които могат да се самоорганизират в структура, подобна на орган.
Те използват 3-D структурата на органоидите, за да придобият по-добро разбиране на определен орган, тъй като имат подобни свойства с органа, който имитира – което в този случай е човешката кожа.
Първият автор на изследването е Mingxing Lei, следдипломен изследовател в лабораторията на стволовите клетки на университета в Южна Калифорния (USC).
Шестетният процес на растеж на косата
Лей и екипът използват кожни органоиди, получени както от новородени, така и от възрастни клетки на кожата. По-конкретно, те използват прогениторни клетки, които са вид клетка, която е по-диференцирана от стволовите клетки. Те ги разединяват от новородено и възрастни, след което ги трансплантират в голи мишки.
След това изследователите са взели подробни изображения във времето на 3-D културите, за да видят как клетките се държат и как се развива косата.
Лей и колегите са могли да видят, че новородените клетки са образували кожно-подобни органоиди в шестстепенния процес, който започва с дисоциираните прогениторни клетки (първа стъпка), които скоро се агрегирали (втора стъпка).
Тези агрегирани клетки след това се превръщат в поляризирани кисти (трета стъпка), които след това се превръщат в т.нар. Коалестични кисти (стъпка 4), които се превръщат в планарна кожа (стъпка пета).
В последния етап на процеса, кожата образува фоликули (стъпка шест), които са трансплантирани в мишка. Тук те произвеждат коса.
Противно на това, учените установили, че дисоциираните кожни клетки от възрастни мишки нито се преместват по време на етапа на агрегация, нито произвеждат коса.
Лей и колегите му продължиха да изучават молекулярните и биофизични събития, които подкрепят този шестстепенния процес на растеж на косата, като обясняват, че изследователите "използват комбинация от биоинформатика и молекулярни прожекции", за да разкрият тези механизми.
Те откриват повишена активност в различни гени, включително тези, които участват в производството на колаген – фиброзния протеин, който може да се открие в кожата и други съединителни тъкани – и инсулинът, който е хормон, който регулира нивата на захарта в кръвта.
Стимулира растежа на косата
Чрез инхибиране на активността на определени гени на различни етапи в развитието на органоида учените успяват да изяснят своята роля при прехода от една фаза към друга.
"Нашето изследване разкрива реле на молекулярни събития и биофизични процеси в основата на процеса на самоорганизация по време на тъканната морфогенеза", пишат авторите. "Молекулите, които са ключови за многостепенния морфологичен преход, са идентифицирани и могат да се добавят или да се възпрепятстват, за да се възстанови застоящият процес при възрастни клетки".
Всъщност Лей и колегите прилагаха това новопридобито молекулярно и генетично знание на органоидите, създадени от клетките за възрастни клетки, в опит да започнат процеса на растеж на косата.
Значително, Лей и екипът успешно стимулират растежа на косата в тези органоиди. Възрастните органоиди успяват да произвеждат 40% косми, колкото органоидите, получени от новородени.
"Обикновено много възрастни индивиди не растат добре, защото възрастните клетки постепенно губят регенеративната си способност", обяснява старшият автор проф. Ченг-Минг Чуонг от Университетската гимназия по келтски медицина в САЩ. Въпреки това, той обяснява, че резултатите от екипа му имат последици, които биха могли да променят това.
"С нашите нови открития, ние сме в състояние да направят възрастни миши клетки да произвеждат коса отново. В бъдеще тази работа може да вдъхнови стратегия за стимулиране на растежа на косата при пациенти с условия, вариращи от алопеция до плешивост".
Проф. Ченг-Минг Чуонг
