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毛囊乳头细胞球来源的外泌体促进毛发生长

头发是个人美的象征,在日常生活中起着至关重要的作用。然而,随着现代人生活、学业和工作压力的增加,越来越多的人受到脱发的困扰,在所有造成脱发的病因中,雄激素脱发(AGA)最为常见。

 

目前,针对脱发治疗的手段主要包括药物治疗和手术治疗。其中,FDA批准正式用于雄激素脱发的治疗药物是口服非那雄胺和外用米诺地尔。手术治疗即为毛发移植手术,根据术式分为毛囊单位移植术(FUT)和毛囊位提取移植术(FUE),原理是将后枕部优势供区的毛囊提取移植到秃发部位。

 

但是传统的脱发治疗手段存在着局限性:比如药物治疗对于某些人效果不佳,非那雄胺可能引起抬举困难,阳痿等副作用;手术治疗受限于供区的毛囊单位,对于终末期脱发无能为力。因此,亟需一种新的替代治疗方案来改善这一现状。

 

北卡罗来纳 (NC) 州立大学的研究人员已经能够识别出一种可以促进头发再生的外泌体microRNA (miRNA)。这种 miRNA-miR-218-5p在调节卵泡再生所涉及的通路方面发挥着至关重要的作用,并且可能成为未来药物开发的候选者。

 

(图片来源于网络)

 

这项新研究的结果最近通过一篇题为“Dermal exosomes containing miR-218-5p promote hair regeneration by regulating β-catenin signaling.”的文章发表在Sciences Advances上。

 

健康毛囊会不断经历生长期,退化期和休止期的循环,脱发区域的毛囊在数目上并没有变化,而是发生萎缩,停滞在休止期或者退化期。毛囊乳头细胞的迁徙,聚集和旁分泌效应对于毛囊再次进入生长期至关重要。研究人员发现三维培养的毛囊乳头细胞球(3D sphere)相较于单层培养的毛囊乳头细胞,能更好地促进毛囊中的β-catenin和CD133的表达。这两种蛋白的表达与毛囊干细胞的功能以及毛囊的再生息息相关。与之形成对比的是,商品药米诺地尔(Rogaine®)则主要通过促进血液循环和细胞增殖(ki67)来改善毛囊的微环境。

 

商品药米诺地尔和毛囊乳头细胞治疗后皮肤毛囊的β-catenin,CD133以及Ki67的表达情况

(图片来源于网络)

 

毛囊乳头细胞球被包覆在角蛋白水凝胶中注入小鼠单侧皮肤,治疗15天后,小鼠背部达到90%的毛发覆盖率,而米诺地尔组的小鼠治疗侧的皮肤达到40%的毛发覆盖率,非治疗侧的皮肤仅有不足20%的毛发覆盖率。说明毛囊乳头细胞球不仅有效促进了注射区域的毛囊生长,而且改变了毛囊微环境,其分泌的因子促进了周围毛囊的生长。

 

单层培养的毛囊乳头细胞(A,B)以及毛囊乳头细胞球(C,D),细胞球包裹在角蛋白水凝胶中注射(E,F)

(图片来源于网络)

 

治疗后不同天数小鼠的毛发覆盖率。从左到右:PBS,米诺地尔,角蛋白,细胞球(PBS中注射)以及细胞球(角蛋白凝胶中注射)

(图片来源于网络)

 

自体细胞疗法虽然有效,但是存在生产周期久,且昂贵费时等缺点。研究人员进一步对单层毛囊乳头细胞和毛囊乳头细胞球分泌的外泌体进行了对比,发现毛囊乳头细胞球来源的外泌体相较于单层培养的细胞的外泌体,高表达bFGF和miR-218-5p。其中,miR-218-5p可以抑制SFRP2蛋白的表达,进而激活Wnt/β-catenin细胞通路。研究人员进一步注射了miR-218-5p的化学类似物和抑制剂,证实了这种miRNA在毛发成长中的充分和必要的作用。

 

细胞球外泌体对毛囊生长的促进机制

(图片来源于网络)

 

研究团队下一步计划在探索miR-218-5p作用机制的同时,积极寻求外泌体和miRNA产品在生发领域的临床转化。