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Crear la piel humana peluda se convierte en una realidad

Por más de 40 años, los científicos y las compañías comerciales han estado reconstruyendo la piel humana en laboratorios en todo el mundo. Con todo todos estos productos faltan aspectos importantes de la piel normal--pelo, nervios, y grasa.

En la nueva investigación, las células epiteliales humanas cultivadas embutidas con la grasa y los nervios y capaces de crecer el pelo son una realidad. El logro representa más de cinco años de estudio que comenzaron en el laboratorio de Karl Koehler, Ph.D. (entonces en la Facultad de Medicina de la universidad de Indiana) y terminado en el nuevo laboratorio de Koehler en el hospital de niños de Boston en los departamentos investigación del aumento de la otorrinolaringología y de la comunicación y de la cirugía plástica y oral. La técnica aparece en un papel publicado esta semana en naturaleza.

“En esto el último trabajo, descubrimos una manera de crecer ambas capas de piel humana junta,” dice Koehler, refiriendo a las capas de la capota y de la parte inferior de piel humana (la epidermis y el dermis, respectivamente). “Esas células hablan el uno al otro en una cultura organoide de la piel - o piel en un plato que creamos - y folículos de pelo del brote acompañados por las células gordas y las neuronas.”

Tomando al descubrimiento una medida más lejos, las personas trasplantaron la piel melenuda humana en ratones. Los ratones brotaron eventual los folículos de cabello humano en el sitio del trasplante. Los usos potenciales incluyen los cosméticos de la prueba, las drogas, y los tratamientos de la quemadura.

La piel en un plato incluye mini órganos

La piel en un plato modela no es nueva. Y como muchos, Koehler y sus colegas pensaron que el reto del crecimiento completo - habían resuelto a las células epiteliales funcionales, melenudas, de largo. Las células epiteliales son algunas de las primeras células haber sido crecido en culturas fuera de la carrocería y de la incubadora.

Pero la piel que la gente hace en un plato nunca tiene mini órganos o accesorios, como los folículos de pelo o las casquillos del prensaestopas de sudor, embutidos en la piel. Estos mini órganos son importantes para la regla del calor, la sensación de tacto, y el aspecto.

En 2018, las personas publicaron una demostración del papel que podrían generar la piel melenuda de las células madres del ratón. Para crear a las células epiteliales melenudas humanas, las personas comenzaron con las células madres pluripotent inducidas ser humano, que son las células epiteliales adultas humanas que se engatusan de nuevo a una forma embrionaria.

“Aplicamos tan un cóctel de los factores de incremento y las pequeñas moléculas, clase de una receta de cocinar para las células madres pluripotent humanas,” dice Koehler.

Las personas primero notaron el codesarrollo de la epidermis de la piel y del dermis. La acción recíproca y la transmisión de señales entre las dos capas de tejido llevaron al florecimiento de los folículos de pelo en 70 días, que se alinea bien con la sincronización del revelado del pelo en el feto humano.

Además del pelo creciente, los organoids producen la grasa y músculo-como las células de la piel, así como, los nervios similares a los que medien la sensación de tacto.

La grasa es un héroe olvidado de la piel y los estudios recientes sugieren que desempeñe un papel crítico en la cura de la herida.”

Jiyoon Lee, doctorado, primero-autor en el papel y socio de investigación en el departamento de la otorrinolaringología en el hospital de niños de Boston

Los organoids también producen las células de Merkel, las células responsivas especializadas del tacto de la piel que también se han implicado en enfermedades tales como carcinoma de la célula de Merkel. “La partícula extraña de estos otros tipos de la célula despliega probablemente las aplicaciones potenciales del modelo organoide de la piel de investigar en desordenes sensoriales y cáncer,” ella agrega.

Los ratones crecieron los cabellos humanos pigmentados

Para ver si la técnica trabajó en un animal vivo, las personas cultivaron los organoids por más de cuatro meses y entonces implantado les en la parte de atrás de ratones se convirtió especialmente para no rechazar los injertos. “Notamos que dentro de un mes, los pelos marrones minúsculos se originaron del sitio del trasplante,” explicamos a Lee. “Esto nos mostró, asombroso, que las células del pigmento también se convirtieron en los organoids.”

Compararon la piel trasplantada con las muestras humanas adultas de la piel observando varias características únicas de la piel humana en los trasplantes. Uno incluye “cumbreras del rete” o las limas hoyas en la configuración ondulada de la epidermis humana que ayuda al ancla él en las membranas de la piel. Y, el pelo trasplantado desarrolló las casquillos del prensaestopas sebáceas elaboradas que produjeron el sebo, el aceite natural que lubrica la piel humana.

Un descubrimiento inesperado y fortuito

Este nuevo descubrimiento es una consecuencia del trabajo Koehler comenzó literalmente en la universidad de Indiana al trabajar en un sistema de recapitular el oido interno. Su meta era en ese entonces crear las células que detectan los estímulos auditivos - sonido - para modelar desordenes de la pérdida de oído y para probar las terapias génicas para los desordenes de la pérdida y del balance de oído.

Allí, él manipuló a las células madres pluripotent inducidas ser humano con el mismo cóctel de las substancias químicas y de las proteínas usadas durante el revelado embrionario normal que las conducían para hacer estructuras del oido interno.

En la producción de esta técnica, como las células del oido interno florecían durante el revelado temprano, las personas encontró que tejido de la piel formado como subproducto.

“Esto era asombrosamente e intentamos inicialmente librarnos del tejido de la piel, pensando que era un tejido molesto del lejos-objetivo, como una mala hierba en un jardín,” las llamadas Koehler. “Una vez que vimos el valor científico de crecer la piel melenuda en plato, cambiamos la táctica, intentando eliminar los organoids del oido interno a favor de piel creciente.”

En su purificación tentativa, descubrieron que el tejido de la piel contuvo ambas capas de piel, de epidermis y de dermis. En cultura, la piel formó la superación de los folículos de pelo.

Una prueba del concepto

Traducir cualquier estudio del ratón en seres humanos es un largo camino. “Solamente pensamos que hemos desarrollado una prueba de la demostración del concepto que las células integran en piel y forman la superación de los folículos de pelo,” decimos Koehler.

Las personas esperan eso a largo plazo, ellos pueden utilizar la tecnología para sembrar bases de la herida con la piel cultivada para reconstruir la piel, por ejemplo en el caso de quemaduras o cicatrices extensas.

Y mientras que puede ser que tiente a pensar en la aproximación como “vulcanización” para la calvicie, Koehler advierte que muchos retos ponen delante. “Ahora tenemos una técnica que podría generar los folículos de pelo casi ilimitados para el trasplante” que él dice. “Solamente el rechazo inmune es un obstáculo importante y generar los folículos adaptados a un individuo será increíblemente costoso y tardará un año o más.” Para hacer frente a estos retos, las personas están trabajando en maneras de acelerar el revelado en un plato, dirigir organoids para evadir la detección inmune, o producir organoids similares de la piel de adulto paciente-derivó las células.

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.