Как 3D-печать позволяет ученым выращивать новые человеческие волосы
Исследователи из Колумбийского университета нашли способ использования технологии 3D-печати для имитации кожи головы человека и, таким образом, для роста новых человеческих волос. Затем они могут пересадить новые волосы на кожу головы людей, страдающих облысением.
Большое количество людей во всем мире испытывают выпадение волос в той или иной форме либо по естественным причинам, либо как побочный эффект медикаментозной терапии. Во многих из этих случаев, особенно у людей с естественным облысением, процесс необратим.
Исследования показали, что выпадение волос может существенно повлиять на самооценку и качество жизни как женщин, так и мужчин, поскольку в большинстве культур натуральные волосы придают большое значение.
Несмотря на это, варианты лечения для людей с выпадением волос могут быть случайными, а некоторым людям могут потребоваться более целенаправленные вмешательства, такие как пересадка волос.
Эта процедура включает трансплантацию волосяных фолликулов из одной части тела человека в другую. Однако теперь на горизонте могут появиться новые и более устойчивые способы отрастания волос.
Некоторые недавние исследования были сосредоточены на использовании стволовых клеток для выращивания новых, естественных человеческих волос, но в экспериментах использовалась кожа мыши в качестве «посадочной площадки» для этих клеток.
Впервые группа исследователей из Медицинского центра Колумбийского университета в Нью-Йорке, штат Нью-Йорк, разработала метод выращивания новых человеческих волос. Вместо того, чтобы полагаться на кожу, они использовали методы 3D-печати.
Исследователи объясняют, что их успешный эксперимент был первым во многих отношениях. Ученые смогли независимо выращивать волосы крыс и мышей в лаборатории, но у них возникли проблемы с тем, чтобы добиться того же с человеческими волосами.
«Из клеток крыс и мышей растут красивые волосы. Но по причинам, которые мы не совсем понимаем, человеческие клетки устойчивы », - говорит соавтор Анджела Кристиано, доктор философии.
Посадка «семени» новых волос
Кристиано и его команда задались вопросом, смогут ли они стимулировать рост новых волос в лаборатории, создав среду, подобную той, которую естественным образом занимают человеческие волосковые клетки.
Их первая попытка заключалась в создании маленьких клеточных сфер и подвешивании их в каплях жидкости. Затем они имплантировали эти сферы мышам, чтобы посмотреть, будут ли расти волосы. Исследователи не были удовлетворены этим подходом, потому что, хотя некоторые из имплантированных клеток образовывали новые волосы, другие не развивались.
Затем команда решила поэкспериментировать с методами 3D-печати, чтобы увидеть, могут ли они создать микросреду, которая более точно имитировала бы естественную среду человеческих волосяных фолликулов. Исследователи сообщают о своем процессе, а также о своих результатах в исследовательском документе, который появляется в Nature Communications.
В итоге Кристиано и его коллеги создали пластиковые формы с выступающими выступами шириной полмиллиметра.
«Предыдущие технологии изготовления не позволяли создавать такие тонкие проекции, поэтому этой работе в значительной степени способствовали инновации в технологии 3D-печати», - объясняет первый автор Хасан Эрбиль Абачи.
Затем исследователям удалось заставить человеческую кожу расти вокруг плесени. Они поместили в него клетки волосяного фолликула, собранные у добровольцев, а сверху добавили кератинпродуцирующие клетки. Наконец, они стимулировали рост, добавляя различные факторы роста.
Этот анализ оказался успешным - не более чем за 3 недели в клетках образовались волосяные фолликулы человека, из которых начали расти волосы.
Исследователи отмечают, что этот процесс еще далек от совершенства. Тем не менее, у него есть возможность создать устойчивый источник натуральных волос для трансплантации и предоставить волосы любому человеку, который может в этом нуждаться.
«Это [расширит] доступность восстановления волос для всех пациентов, включая 30 миллионов женщин в Соединенных Штатах, у которых наблюдается истончение волос, и молодых мужчин, у которых волосы все еще редеют. Операция по восстановлению волос больше не будет ограничиваться количеством донорских волос », - говорит Кристиано.
Исследователи отмечают, что выращивание человеческих волос таким способом в лаборатории также может быть полезным в фармацевтических исследованиях, давая исследователям больше свободы при поиске или тестировании новых препаратов для роста волос.
«Мы показали, что мы можем создать ферму для волос: сетку из волос с правильным рисунком, созданную таким образом, чтобы их можно было пересадить обратно в кожу головы того же пациента».
Анджела Кристиано, доктор философии
Хотя большинство исследователей, принявших участие в этом исследовании, заявили об отсутствии конкурирующих интересов, Анджела Кристиано и Колин Джахода указали, что они являются основателями Rapunzel Bioscience, биотехнологической компании, которая инвестирует в регенеративные методы лечения волос и кожи.
