“你的头发在房子里到处都是，除了你的头。”这是关于你的描述吗？

脱发和秃顶已经成为世界上的一个主要问题。就连特朗普也曾因为头发稀少而戴假发受到公众质疑。

看着被风吹散的头发，我们似乎只能买一些护发产品来安慰自己。植发和护发产品在年轻人的购物清单中名列前茅。最后，除了秃头，我还收获了一个皱巴巴的钱包。

现在，对于那些因压力、疾病或遗传而脱发的人来说，有一个好消息。

2020年6月3日，来自美国， 波士顿儿童医院的卡尔克勒的研究团队首次成功地在体外用多能干细胞制造出了含有毛发的皮肤器官。这项研究发表在《自然》杂志《自然》上。

目前，临床上含有毛囊和神经的皮肤难以再生。然而，本研究的结果证明，几乎完整的皮肤组织在体外的自组装可以用于在体内重建皮肤，这为未来的临床操作和研究如人类皮肤发育、疾病建模和皮肤重建提供了重要的基础。

多能干细胞如何形成带有毛囊和神经元的皮肤器官？让我们来看看。

人工多能干细胞：“自己动手，丰衣足食”

首先，我们简单介绍人工多能干细胞(iPS细胞)，它通过基因工程处理人体细胞，使它们能够分化为身体其他器官的细胞。目前，科学家已经发现诱导多能干细胞可以分化为血液、肝脏、胎盘、肾脏、皮肤等器官细胞。

使用诱导多能干细胞作为原材料有什么好处？

由于诱导多能干细胞来源于人类，因此可以使用来自患者的诱导多能干细胞，然后将其移植到有需要的患者体内。由于是自体移植，免疫排斥反应少，移植成功率高。如果我们依赖他人的供体进行移植，由于配型困难、供体短缺和强烈的免疫排斥，移植成功率将会很低。因此，将诱导多能干细胞发育成与皮肤完全相同的组织和器官，对再生医学的未来发展具有重要价值。

诱导多能干细胞需要多少步骤才能长成皮肤？为了从人工多能干细胞产生皮肤样器官，有必要将分散的诱导多能干细胞置于96孔培养皿中，并通过离心形成小的聚集细胞群。然后，通过转化生长因子和成纤维细胞生长因子信号转导途径的逐渐调节，辅助细胞分化，使细胞簇分化为表面有外胚层的细胞聚集体，进而形成外部有外胚层的上皮细胞和有胶质细胞和基质的中空包囊。

为了使这个囊肿成熟，研究人员将培养物放在轨道振荡器上，并不断搅拌和孵育。如下图所示，在16-30天的培养过程中，形成了一个异质的囊肿，在头部有上皮细胞，在尾部有神经细胞。在第12天之后，不需要改变培养基，并且各种细胞的相互作用可以帮助该细胞聚集以自我组装。

这个囊肿真的是“生物的”吗？

在这里，为了更清楚地比较生成的皮肤器官，我们应该首先了解皮肤的结构。

从下图可以看出，皮肤是一个多层结构，由表层和真皮组成，并配有包含毛囊、皮脂腺、神经和循环系统组织的附属物。

皮肤结构，照片来源：维基百科

诱导多能干细胞形成的细胞聚合体分化约50天后，囊头区皮肤器官样细胞的上皮细胞明显分为基底层、中层和皮层。通过对尾区的分析，发现细胞中的细胞类型有间充质细胞、表皮细胞、胶质细胞和循环细胞。等待70天后，皮肤器官达到生发阶段，可观察到约40-70个毛囊。

培养100天后，皮肤样器官的形态如下图所示。将其与人类胎儿第132天的皮肤进行比较，发现两者的外观非常相似。用电子显微镜观察发现，这种器官不仅具有毛囊结构，而且具有与哺乳动物毛发相关的所有独特细胞层。

此外，在相似的器官中，在毛囊的黑色素细胞中发现黑色素前体蛋白，其均匀分布在整个上皮中。我不禁感叹，这是头发的颜色。此外，富含脂质的脂肪细胞在类似器官的毛囊周围发育，模仿皮肤中皮下脂肪的发育。在尾部区域，还发现了透明软骨的特征，它代表了表皮、真皮和软骨从内向外的发育，这与我们的皮肤非常相似。

植皮后头发真的能长吗？

在大约150天的细胞聚集培养后，在皮肤样器官的核心观察到死亡鳞状细胞的积累和异常毛囊形态。因此，研究人员判断150天可能是体外维持皮肤样器官的上限，所以他们将它们整合到小鼠皮肤中进行连续观察。用钨丝针从软骨尾部取出下图中140天大的器官，用1-2 mm的小切口将带有毛发和诱导多能干细胞的皮肤器官植入无毛小鼠的背部皮肤.图像源，参考文献1

一个月后，是见证奇迹的时候了。在27只小鼠中，15只长出毛发(成功率为55%)，其他移植物向内长出毛发(22%)，22%没有长出毛发。成功案例表明，器官样表皮已与小鼠表皮整合，毛发方向垂直于皮肤表面，具有相当于成人面部皮肤的角质层和网状结构。至关重要的是，这种囊状皮肤样器官可以从伤口处的球形变平并整合到皮肤中。

结论

这项研究可以说是再生医学的一个突破，《自然》杂志为此匹配了评论文章，并高度赞扬了这项科学研究。

利用人类多能干细胞建立一个具有毛囊和神经元的器官样模型，不仅在治疗脱发方面具有相当大的医学潜力，而且由于该模型涵盖了人类胎儿皮肤发育的所有方面，因此还可用于了解体外早期发育。此外，该系统还可用于模拟遗传性皮肤病，从而发现新的再生疗法。这些类似毛发的器官也有可能被用作移植物来修复和重建烧伤或受伤病人的皮肤。

生伍德拉夫，在俄亥俄州立大学完成了对细胞和发育生物学的研究，他解释说：“这项技术使我们能够在不从人体获取头发的情况下，为科学研究制造出人类的头发。”我们第一次可以拥有无限数量的人类毛囊进行研究。”

这个信息无疑是令人兴奋的，而且，现在高兴还为时不早。回顾整个研究，为了获得约1毫米的人发器官样体，需要观察4-5个月，将器官样体移植到小鼠体内仍需要几个月。在实际的临床应用中，通常需要大面积的移植和几厘米甚至更大的皮肤组织。培养需要多长时间？需要多少人力物力？都是需要考虑的问题。因此，这项科学研究可能需要几年才能转化为临床实践。