پزشکی بازساختی و سلول‌های بنیادی

 تیمی از محققان ژاپنی که در حال مطالعه فرآیندهای رشد فولیکول‌های مو و رنگدانه‌های مو هستند، با کنترل برهم‌کنش‌های اپیتلیال-مزانشیمی (EMI) و کشت سلول‌های اپیتلیال و مزانشیمی در فضای سه بعدی، در شرایط آزمایشگاهی، فولیکول‌های مو را با موفقیت تولید کردند. دانشمندان به سرپرستی Tatsuto Kageyama، PhD، استادیار دانشکده مهندسی در دانشگاه ملی یوکوهاما، پیشنهاد می کنند که این مدل کشت فولیکول مو بینش جدیدی در مورد رشد فولیکول مو ارائه می دهد که می تواند به توسعه رویکردهای جدید برای درمان اختلالات مو از جمله ریزش آن و همچنین به طور بالقوه به آزمایش های حیوانی و غربالگری داروی آن کمک کند.

 کاگیاما و همکارانش در مقاله‌ای با عنوان «برنامه‌ریزی مجدد ریزمحیط‌های سه‌بعدی برای القای فولیکول‌های مو در شرایط آزمایشگاهی»، کار خود را در Science Advances گزارش کردند، این رویکرد ممکن است نه تنها برای درک اساس EMI در فولیکول مو مفید باشد، بلکه برای کاربردهایی به عنوان جایگزینی برای آزمایش های حیوانی، بازسازی فولیکول مو و غربالگری دارویی قابل استفاده خواهد بود.

 با رشد جنین، فعل و انفعالاتی بین لایه بیرونی پوست به نام لایه اپیدرمی و بافت همبند به نام مزانشیم رخ می دهد.  این فعل و انفعالات اپیتلیال - مزانشیمی به نوعی مانند یک سیستم پیام رسان عمل می کند تا رشد بافت ها و اندام های مختلف از جمله مورفوژنز فولیکول مو را تحریک کند.  مورفوژنز فرآیندی است در یک موجود زنده که درآن سلولها به بافت ها و اندام ها سازماندهی می شوند.

 در دهه‌های اخیر، دانشمندان از مدل‌های حیوانی برای بررسی مکانیسم‌های حیاتی دخیل در رشد فولیکول‌های مو استفاده کرده‌اند.  اما درک کامل فرآیندهای دخیل در رشد فولیکول مو همچنان چالش برانگیز است و تا به امروز مورفوژنز فولیکول مو با موفقیت در یک ظرف کشت آزمایشگاهی بازتولید نشده است.  این تیم توضیح داد: «اگرچه مدل‌های موش ناک اوت و ناک‌دان را می‌توان برای شناسایی ژن‌ها و سیگنال‌های کلیدی مربوط به رشد فولیکول‌های مو بر اساس ظاهر موهای بدن استفاده کرد، اما به‌دلیل پیچیدگی محیط in vivo، کشف مکانیسم‌های مولکولی کاملاً واضح برای EMI ها همچنان چالش برانگیز است.

 استفاده از کشت های ارگانوئید در تحقیقات اخیر، توجه گسترده محققان را به خود جلب کرده است.  دانشمندان به عنوان نسخه های کوچک و ساده یک اندام، ارگانوئیدها را برای مطالعه رشد بافت و اندام و آسیب شناسی در یک ظرف کشت آزمایشگاهی تولید و استفاده می کنند.  کاگیاما گفت: «ارگانوئیدها ابزاری امیدوارکننده برای روشن کردن مکانیسم‌های مورفوژنز فولیکول‌های مو در شرایط آزمایشگاهی هستند.
 این تیم ادامه داد: قبلاً برخی پیشرفت‌ها با بازسازی توده‌های شبه فولیکول مو (HFG) در کشت با استفاده از سلول‌های اپیتلیال و مزانشیمی جنینی جدا شده گزارش شده بود که وقتی به پوست موش‌های برهنه پیوند داده شد، HFGها فولیکول‌های جدید مو را تولید کردند که نشان می‌دهد HFGها قابلیت نوزایی مو را دارند.  با این حال، محققان خاطرنشان کردند، القای تولید فولیکول‌های موی بالغ و نوزایی مو در محیط کشت سلولی همچنان چالش برانگیز است.
 محققان برای مطالعه گزارش شده خود، ارگانوئیدهای فولیکول مو را با کنترل ساختار تولید شده توسط سلول های جنینی اپیتلیال و مزانشیمی، با استفاده از غلظت بسیار کم ماتریس خارج سلولی ساختند.  ماتریس های خارج سلولی فاصله بین دو نوع سلول جنینی را از شکل دمبل تا پیکربندی هسته-پوسته تنظیم کردند.  فولیکول‌های موی تازه تشکیل‌شده با ویژگی‌های معمولی در گروه‌هایی به شکل پوسته ظاهر شدند.  این گروه‌های پوسته‌ای شکل، سطح تماس بین دو ناحیه سلولی را افزایش می‌دهند تا مکانیسم‌هایی را که به رشد فولیکول‌های مو کمک می‌کنند، افزایش دهند.
 یک فولیکول مو با جوانه زدن طولانی که از فولیکولوئیدهای مو پس از یک دوره طولانی کشت تولید می شود.  [دانشگاه ملی یوکوهاما] سیستم کشت ارگانوئید تازه توسعه یافته، فولیکول‌های مو و ساقه‌های مو را با تقریباً 100 درصد کارایی تولید کرد.  ارگانوئیدهای فولیکول مو فولیکول‌های موی کاملاً بالغ با ساقه‌های موی بلند (تقریباً 3 میلی‌متر طول پس از 23 روز کشت) تولید می‌کنند، "... که قبلاً به دست نیامده بود."  با وقوع این رشد، محققان می‌توانند مورفوژنز فولیکول‌های مو و رنگدانه‌های مو را در شرایط آزمایشگاهی نظارت کنند و مسیرهای سیگنال دهی درگیر در فرآیندها را درک کنند.
 این تیم علاوه بر این، امکان استفاده از ارگانوئیدهای فولیکول مو را برای غربالگری دارو و پزشکی بازساختی مورد بررسی قرار داد.  آنها همچنین یک داروی محرک ملانوسیت را به محیط کشت اضافه کردند که نقش کلیدی در تولید رنگدانه رنگ مو دارد.  با افزودن این دارو، محققان به طور قابل توجهی رنگدانه الیاف مو مانند را بهبود بخشیدند.  علاوه بر این، با پیوند ارگانوئیدهای فولیکول مو، آنها به بازسازی موثر فولیکول مو با تکرار چرخه مو دست یافتند.
 دانشمندان بر این باورند که این مدل فولیکول مو در شرایط آزمایشگاهی می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا درک بهتری از القای فولیکول مو، ارزیابی رنگدانه‌های مو و داروهای رشد مو، و به طور بالقوه نحوه بازسازی فولیکول‌های مو به دست آورند.
 آنها خاطرنشان کردند که این روش همچنین مقیاس پذیر است و پتانسیل را برای راه های تحقیقات بیشتر باز می کند.  آماده سازی فولیکولوئیدهای مو در مقیاس بزرگ را می توان با فناوری مهندسی ژنتیک (با استفاده از CRISPR-Cas9، RNA تداخلی کوتاه و مهارکننده سیگنال) برای انجام یک تجزیه و تحلیل جامع از ژن های کلیدی مرتبط با بیماری های رشد فولیکول مو، رنگدانه مو و فولیکول مو ترکیب کرد.
 این یافته‌ها همچنین می‌تواند مرتبط با سایر سیستم‌های اندام باشد و به درک چگونگی توسعه فرآیندهای فیزیولوژیکی و پاتولوژیک کمک کند.  دانشمندان پیشنهاد کردند: «از آنجایی که EMI برای مورفوژنز بافت‌ها و اندام‌های دیگر حیاتی است، این ممکن است یک رویکرد همه‌کاره برای آماده‌سازی سایر ارگانوئیدها ارائه کند».

 تحقیقات گزارش‌شده از سلول‌های موشی استفاده کرده است، اما با نگاهی به تحقیقات آینده، تیم قصد دارد سیستم کشت ارگانوئید خود را با استفاده از سلول‌های انسانی بهینه کند.  دکتر جونجی فوکودا، استاد دانشکده مهندسی دانشگاه ملی یوکوهاما، یکی از نویسندگان این مقاله گفت: «گام بعدی ما استفاده از سلول‌هایی با منشأ انسانی و درخواست برای توسعه دارو و پزشکی بازساختی است.  نویسندگان در مقاله خود خاطرنشان کردند: «ما در حال حاضر در حال بررسی رویکرد خود با استفاده از سلول‌های بنیادی بافتی انسانی از اهداکنندگان فولیکول مویا سلول‌های القا شده از سلول‌های بنیادی پرتوان انسانی هستیم».

 تحقیقات آینده می‌تواند در نهایت به استراتژی‌های درمانی جدید برای اختلالات ریزش مو مانند آلوپسی آندروژنیک که در مردان و زنان شایع است اشاره کند.  محققان پیشنهاد کردند: «این مدل فولیکول مو در شرایط آزمایشگاهی ممکن است برای درک بهتر القای فولیکول مو، ارزیابی رشد مو و مهار رشد مو توسط داروها و مدل‌سازی مو در یک محیط کاملاً تعریف شده ارزشمند باشد».

https://www.genengnews.com/topics/translational-medicine/regenerative-medicine-tissue-engineering/fully-mature-hair-follicles-generated-in-the-lab-as-cultured-follicloids/