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Produire la peau humaine poilue devient une réalité

Pendant plus de 40 années, les scientifiques et les compagnies commerciales avaient recréé la peau humaine dans les laboratoires autour du monde. Pourtant tous ces produits manquent des aspects importants de peau normale--cheveu, nerfs, et graisse.

Dans la recherche neuve, les cellules de la peau humaines cultivées incluses avec de la graisse et des nerfs et capables d'élever le cheveu sont une réalité. L'accomplissement représente plus de cinq années d'étude qui ont commencé dans le laboratoire de Karl Koehler, Ph.D. (puis à l'École de Médecine d'université d'Indiana) et complété dans le laboratoire neuf de Koehler à l'hôpital pour enfants de Boston dans les services recherche d'oto-rhino-laryngologie et de transmission d'amélioration et de chirurgie en plastique et orale. La technique apparaît dans cette semaine publiée de papier en nature.

« En cela le dernier travail, nous avons découvert une voie d'élever les deux couches de peau humaine ensemble, » dit Koehler, se rapportant aux couches de haut et bas de peau humaine (l'épiderme et le derme, respectivement). « Ces cellules parlent entre eux dans une culture organoid de peau - ou la peau dans une assiette que nous avons produite - et des follicules pileux de pousse accompagnés des cellules graisseuses et des neurones. »

Prenant à la découverte une mesure davantage, l'équipe transplantée la peau velue humaine dans des souris. Les souris ont éventuellement poussé des follicules de cheveux au site de la greffe. Les applications possibles comprennent des cosmétiques de contrôle, des médicaments, et des demandes de règlement de brûlure.

La peau dans une assiette comprend de mini organes

La peau dans une assiette modélise ne sont pas neuve. Et comme on, Koehler et ses collègues ont pensé que le défi de l'élevage entièrement - des cellules de la peau fonctionnelles et velues, avaient été longtemps résolues. Les cellules de la peau sont certaines des premières cellules avoir été développé dans les cultures en dehors du fuselage et de l'incubateur.

Mais la peau que les gens effectuent dans une assiette n'a jamais de mini organes ou annexes, comme des follicules pileux ou des glandes sudorales, encastrés dans la peau. Ces mini organes sont importants pour le règlement de la chaleur, la sensation de contact, et l'apparence.

En 2018, l'équipe publiée une apparence de papier ils pourraient produire de la peau velue des cellules souche de souris. Pour produire les cellules de la peau velues humaines, l'équipe a commencé par les cellules souche pluripotent causées par l'homme, qui sont des cellules de la peau adultes humaines qui sont cajolées de nouveau à une forme embryonnaire.

« Ainsi nous avons appliqué un cocktail des facteurs de croissance et les petites molécules, genre de recette à cuire pour les cellules souche pluripotent humaines, » dit Koehler.

L'équipe a remarqué la première fois le codéveloppement de l'épiderme de peau et du derme. L'interaction et la signalisation entre les deux membranes ont mené au bourgeonnement des follicules pileux à 70 jours, qui aligne bien avec le calage du développement de cheveu dans le foetus humain.

En plus du cheveu croissant, les organoids produisent de grosses et comme un muscle cellules de la peau, ainsi que, des nerfs assimilés à ceux qui négocient la sensation de contact.

La graisse est un héros méconnu de la peau et les études récentes proposent qu'elle joue un rôle critique dans la cicatrisation. »

Jiyoon Lee, PhD, premier-auteur sur le papier et associé de recherches dans le service de l'oto-rhino-laryngologie à l'hôpital pour enfants de Boston

Les organoids produisent également des cellules de Merkel, les cellules sensibles de contact spécialisé de la peau qui ont été également impliquées dans les maladies telles que le carcinome à cellules de Merkel. « L'inclusion de ces autres types de cellules augmente vraisemblablement les utilisations potentielles du modèle organoid de peau de rechercher sur des troubles sensoriels et cancer, » il ajoute.

Les souris ont élevé les cheveux pigmentés

Pour voir si la technique fonctionnait chez un animal vivant, l'équipe a cultivé les organoids pendant plus de quatre mois et les a puis implantés au dos des souris particulièrement développées pour ne pas rejeter les greffes. « Nous avons remarqué que dans un mois, les poils bruns minuscules ont pris naissance du site de greffe, » explique Lee. « Ceci nous a montrés, étonnamment, que les cellules de pigment se sont également développées dans les organoids. »

Ils comparés la peau transplantée avec la peau humaine adulte échantillonne observer plusieurs fonctionnalités uniques de peau humaine dans les greffes. On comprend des « arêtes de rete » ou des vallées dans le profil onduleux de l'épiderme humain que les aides l'ancrent dans des membranes de peau. Et, le cheveu transplanté a développé les glandes sébacées élaborées qui ont produit le sébum, le pétrole naturel qui lubrifie la peau humaine.

Une découverte inattendue et fortuite

Cette découverte neuve est littéralement une conséquence de travail Koehler a commencé à l'université d'Indiana en travaillant sur un système de récapituler l'oreille interne. Son objectif était alors de produire les cellules qui détectent les stimulus auditifs - son - pour modéliser des troubles de perte auditive et pour vérifier des thérapies géniques pour la perte auditive et les troubles de l'équilibre.

Là, il a manipulé les cellules souche pluripotent causées par l'homme avec le même cocktail des produits chimiques et des protéines utilisés pendant le développement embryonnaire normal les guidant pour devenir des structures de l'oreille interne.

Dans la production de cette technique, en tant qu'oreille interne que les cellules bourgeonnaient pendant le développement précoce, l'équipe a constaté que tissu de peau formé comme dérivé.

« C'était étonnant et nous avons au commencement essayé de nous débarasser du tissu de peau, pensant que c'était un tissu embêtant de hors circuit-objectif, comme une mauvaise herbe dans un jardin, » des rappels Koehler. « Une fois que nous voyions la valeur scientifique d'élever la peau velue dans l'assiette, nous avons commuté la tactique, essayant d'éliminer les organoids d'oreille interne en faveur de la peau croissante. »

Dans leur purification essaye, ils ont découvert que le tissu de peau a contenu les deux couches de peau, d'épiderme et de derme. Dans la culture, la peau a formé devenir trop grand pour des follicules pileux.

Une validation de principe

La traduction de n'importe quelle étude de souris sur des êtres humains est une longue route. « Mais nous pensons que nous avons développé une validation de principe l'apparence que les cellules intègrent dans la peau et forment devenir trop grand pour des follicules pileux, » dit Koehler.

L'équipe espère que à long terme, ils pourront employer la technologie pour injecter des bâtis de blessure avec la peau cultivée pour reconstruire la peau, comme dans le cas des brûlures ou les cicatrices considérables.

Et tandis qu'elle pourrait tenter de penser à l'approche comme « remède » pour la calvitie, Koehler avertit que beaucoup de défis s'étendent en avant. « Nous avons maintenant une technique qui pourrait produire des follicules pileux presque illimités pour la greffe » qu'il dit. « Mais le refus immunisé est un obstacle majeur et produire des follicules conçus en fonction une personne sera incroyablement coûteux et prendra une année ou plus. » Pour relever ces défis, l'équipe travaille sur des voies d'accélérer le développement dans une assiette, concevoir des organoids pour éluder le dépistage immunisé, ou produire les organoids assimilés de peau à partir de l'adulte patient-a dérivé des cellules.

Source:
Journal reference:

Lee, J., et al. (2020) Hair-bearing human skin generated entirely from pluripotent stem cells. Nature. doi.org/10.1038/s41586-020-2352-3.