Jak drukowanie 3D pozwala naukowcom wyhodować nowe ludzkie włosy
Naukowcy z Columbia University odkryli sposób wykorzystania technologii druku 3D do symulacji ludzkiej skóry głowy, a tym samym umożliwienia wzrostu nowych ludzkich włosów. Następnie mogą przeszczepić nowe włosy na skórę głowy u osób z wypadaniem włosów.
Wiele osób na całym świecie doświadcza wypadania włosów w takiej czy innej formie, z przyczyn naturalnych lub jako skutek uboczny terapii. W wielu z tych przypadków - zwłaszcza u osób z naturalnym wypadaniem włosów - proces ten jest nieodwracalny.
Badania wykazały, że wypadanie włosów może mieć znaczący wpływ na obraz siebie i jakość życia zarówno kobiet, jak i mężczyzn, ponieważ większość kultur przywiązuje dużą wagę do włosów naturalnych.
Mimo to opcje leczenia osób z wypadaniem włosów mogą być chybione, a niektóre osoby mogą wymagać bardziej ukierunkowanych interwencji, takich jak przeszczep włosów.
Ta procedura obejmuje przeszczepienie mieszków włosowych z jednej części ciała osoby do drugiej. Jednak na horyzoncie mogą pojawić się nowe i bardziej zrównoważone opcje odrastania włosów.
Niektóre niedawne badania skupiały się na wykorzystaniu komórek macierzystych do wyhodowania nowych, naturalnych włosów ludzkich, ale eksperymenty polegały na wykorzystaniu skóry myszy jako „podłoża sadzenia” tych komórek.
Teraz, po raz pierwszy, zespół naukowców z Columbia University Medical Center w Nowym Jorku, opracował metodę zapuszczania nowych ludzkich włosów. Zamiast polegać na skórze, zastosowali metody drukowania 3D.
Naukowcy wyjaśniają, że ich udany eksperyment był pierwszym na więcej niż jeden sposób. Naukowcom udało się niezależnie wyhodować w laboratorium włosy szczurów i myszy, ale mieli problem z osiągnięciem tego samego w przypadku włosów ludzkich.
„Komórki szczurów i myszy wyrastają z pięknych włosów. Ale z powodów, których do końca nie rozumiemy, komórki ludzkie są odporne ”- mówi współautorka dr Angela Christiano.
Sadzenie „nasionka” nowych włosów
Christiano i zespół zastanawiali się, czy byliby w stanie stymulować wzrost nowych włosów w laboratorium, tworząc środowisko podobne do tego, które naturalnie zajmują ludzkie komórki włosowe.
Ich pierwsza próba polegała na utworzeniu małych kulek komórkowych i zawieszeniu ich w kroplach płynu. Następnie wszczepili te kule myszom, aby zobaczyć, czy włosy odrosną. Naukowcy byli niezadowoleni z tego podejścia, ponieważ chociaż niektóre z wszczepionych komórek utworzyły nowe włosy, inne nie.
Następnie zespół postanowił poeksperymentować z technikami druku 3D, aby sprawdzić, czy mogą stworzyć mikrośrodowisko, które naśladuje bardziej naturalne środowisko ludzkich mieszków włosowych. Badacze opisują swój proces, a także wyniki, w artykule badawczym, który ukazuje się w Nature Communications.
W końcu Christiano i jego współpracownicy stworzyli plastikowe formy z wystającymi przedłużeniami o szerokości pół milimetra.
„Wcześniejsze techniki produkcyjne nie były w stanie stworzyć tak cienkich projekcji, więc praca ta została znacznie ułatwiona dzięki innowacjom w technologii druku 3D” - wyjaśnia pierwszy autor, Hasan Erbil Abaci.
Następnie naukowcom udało się doprowadzić do wzrostu ludzkiej skóry wokół pleśni. Umieścili w nim komórki mieszków włosowych, które pobrali od ochotników, dodając na wierzch komórki wytwarzające keratynę. Wreszcie stymulowali wzrost, dodając różne czynniki wzrostu.
Test zakończył się powodzeniem - w nie więcej niż 3 tygodnie komórki wytworzyły ludzkie mieszki włosowe, które były w stanie rozpocząć wzrost włosów.
Naukowcy zauważają, że proces ten wciąż jest daleki od doskonałości. Niemniej jednak ma potencjał, aby stworzyć trwałe źródło naturalnych włosów do przeszczepów i zapewnić włosy każdej osobie, która może ich potrzebować.
„To [rozszerzyłoby] dostępność odbudowy włosów dla wszystkich pacjentów - w tym 30 milionów kobiet w Stanach Zjednoczonych, które przerzedzają się włosów i młodych mężczyzn, których linie włosów wciąż się cofają. Chirurgia odtwórcza włosów nie byłaby już ograniczona liczbą włosów dawców ”- mówi Christiano.
Naukowcy zwracają uwagę, że hodowanie ludzkich włosów w ten sposób w laboratorium może być również pomocne w badaniach farmaceutycznych, dając badaczom większą swobodę w poszukiwaniu lub testowaniu nowych leków na porost włosów.
„Pokazaliśmy, że możemy w zasadzie stworzyć farmę włosów: siatkę włosów, które są odpowiednio ułożone i zaprojektowane tak, aby można je było przeszczepić z powrotem do skóry głowy tego samego pacjenta”.
Dr Angela Christiano
Podczas gdy większość badaczy, którzy wzięli udział w tym badaniu, nie zadeklarowała sprzecznych interesów, Angela Christiano i Colin Jahoda stwierdzili, że są założycielami Rapunzel Bioscience, firmy biotechnologicznej, która inwestuje w terapie regeneracyjne włosów i skóry.
