У чашці Петрі виростили людську шкіру з волоссям

Американські вчені виростили шматочок людської шкіри з нуля з ембріональних клітин. В отриманому органоїді сформувалися не тільки основні шари шкіри - дерма та епідерміс, а й волосяні цибулини, з яких після пересадки шматочка шкіри миші виросло волосся. Робота опублікована в.

Шкіра - складний багатошаровий орган, який у процесі ембріогенезу складається з різних зародкових листків. Поверхня шкіри, або епітелій, веде початок від ектодерми (з якого також утворюється нервова система), а глибинні шари шкіри (дерма), які містять судини, залози і волосяні фолікули, - мезодермального походження. Складна будова і змішане походження ускладнює вирощування шкіри.

Вирощена в лабораторних умовах шкіра може бути корисна не тільки вченим, які досліджують її функціонування, але і пацієнтам, які страждають від опіків, облисіння і ряду більш серйозних захворювань. Наприклад, ми розповідали про булезний епідермоліз, при якому шкірні покриви буквально відшаровуються від нижчих структур. Ця хвороба генетично обумовлена, але проблему можна вирішити пересадкою вирощеного в лабораторії здорового епітелію. В даному випадку вченим вдалося відновити шкірні покриви хворому хлопчику за допомогою генетичної модифікації та культивації його власних епітеліальних клітин.

У новій роботі дослідники з Дитячого медичного центру Бостона, Медичної школи Гарварду та Університету Індіани під керівництвом Карла Келера (Karl Koehler) змогли виростити в чашці Петрі не просто епітелій, а повноцінну багатошарову шкіру з залізами, нервовими закінченнями і волосяними фолікулами. Основою для органоїду (органу в мініатюрі) стали плюрипотентні стовбурові клітини людини, які інкубували зі складним коктейлем з ростових факторів протягом декількох місяців.

Ембріональні клітини сформували в інкубаторі кульку, у складі якої завдяки штучній активації одних сигнальних шляхів і блокування інших, диференціювалися в кератиноцити (попередники епідермальних клітин) і фібробласти (попередники дерми). На це пішло два тижні. Ще через два тижні в клітинній масі з'явилися меланоцити (продукуючі меланін) і попередники чутливих нейронів. На 56 день в органоїді з'явилися зачатки фолікулів. Нарешті, на 140 день органоїд перетворився на невеликий шматочок майже повноцінної шкіри з волосинами, сальними залозами і жировою клітковиною.

Цей шматочок підсадили імунодефіцитної миші (таких тварин використовують, щоб чужорідні органи не відторгалися), і він нормально прижився. Дослідження транскриптома шкіри з пробірки показало, що вона приблизно відповідає шкірі обличчя плоду в другому триместрі вагітності, і судячи зі сформованих нервових клітин, повинна реагувати на дотики.

Низька швидкість розвитку означає, що вирощена в лабораторії волохата шкіра не годиться, наприклад, для екстреного лікування опіків. Однак, як жартують дерматологи з Університету Пенсильванії, які написали супутню замітку в, автори роботи зробили черговий крок вперед у лікуванні облисіння у мишей. З цього приводу варто згадати роботу дворічної давнини, в якій японські вчені описали високопродуктивний спосіб вирощування волосяних фолікулів окремо від шкіри. Попередники фолікулів також успішно пересадили мишам.

Крім того, стимуляція росту волосяних цибулин може допомогти перетворити рубцеву тканину на нормальну шкіру.