В чашке Петри вырастили человеческую кожу с волосами
Американские ученые вырастили кусочек человеческой кожи in vitro с нуля из эмбриональных клеток. В полученном органоиде сформировались не только основные слои кожи — дерма и эпидермис, но и волосяные луковицы, из которых после пересадки кусочка кожи мыши выросли волосы. Работа опубликована в Nature.
Кожа — сложный многослойный орган, который в процессе эмбриогенеза складывается из разных зародышевых листков. Поверхность кожи, или эпителий, ведет начало от эктодермы (из которого также образуется нервная система), а глубинные слои кожи (дерма), которые содержат сосуды, железы и волосяные фолликулы, — мезодермального происхождения. Сложное строение и смешанное происхождение затрудняет выращивание кожи in vitro.
Выращенная в лабораторных условиях кожа может быть полезна не только ученым, исследующим ее функционирование, но и пациентам, страдающим от ожогов, облысения и ряда более серьезных заболеваний. К примеру, мы рассказывали про буллезный эпидермолиз, при котором кожные покровы буквально отслаиваются от нижележащих структур. Эта болезнь генетически обусловлена, но проблему можно решить пересадкой выращенного в лаборатории здорового эпителия. В данном случае ученым удалось восстановить кожные покровы больному мальчику при помощи генетической модификации и культивации его собственных эпителиальных клеток.
В новой работе исследователи из Детского медицинского центра Бостона, Медицинской школы Гарварда и Университета Индианы под руководством Карла Кёлера (Karl Koehler) смогли вырастить в чашке Петри не просто эпителий, а полноценную многослойную кожу с железами, нервными окончаниями и волосяными фолликулами. Основой для органоида (органа в миниатюре) стали плюрипотентные стволовые клетки человека, которые инкубировали со сложным коктейлем из ростовых факторов в течение нескольких месяцев.
Эмбриональные клетки сформировали в инкубаторе шарик, в составе которого благодаря искусственной активации одних сигнальных путей и блокирования других, дифференцировались в кератиноциты (предшественники эпидермальных клеток) и фибробласты (предшественники дермы). На это ушло две недели. Еще через две недели в клеточной массе появились меланоциты (продуцирующие меланин) и предшественники чувствительных нейронов. На 56 день в органоиде появились зачатки фолликулов. Наконец, на 140 день органоид превратился в небольшой кусочек почти полноценной кожи с волосками, сальными железами и жировой клетчаткой.
Этот кусочек подсадили иммунодефицитной мыши (таких животных используют, чтобы чужеродные органы не отторгались), и он нормально прижился. Исследование транскриптома кожи из пробирки показало, что она примерно соответствует коже лица плода во втором триместре беременности, и судя по сформированным нервным клеткам, должна реагировать на прикосновения.
Низкая скорость развития означает, что выращенная в лаборатории волосатая кожа не годится, например, для экстренного лечения ожогов. Однако, как шутят дерматологи из Университета Пенсильвании, которые написали сопутствующую заметку в Nature, авторы работы сделали очередной шаг вперед в лечении облысения у мышей. По этому поводу стоит упомянуть работу двухлетней давности, в которой японские ученые описали высокопроизводительный способ выращивания волосяных фолликулов отдельно от кожи. Предшественники фолликулов также успешно пересадили мышам.
Кроме того, стимуляция роста волосяных луковиц может помочь преобразовать рубцовую ткань в нормальную кожу.
Дарья Спасская
Это вывод рандомизированного исследования
Шведские, норвежские и британские ученые выяснили, что операция по реконструкции неба у детей с его расщелиной снижает риск органических нарушений речи в пятилетнем возрасте. Как сообщается в статье, опубликованной в The New England Journal of Medicine, к такому выводу ученые пришли после сравнения двух групп детей, получивших операцию в возрасте 6 или 12 месяцев. Изолированная расщелина неба поражает от 1 до 25 на 10000 новорожденных. В зависимости от типа и тяжести дефекта она может приводить к проблемам с кормлением, аномальному развитию и росту лица, психологическим трудностям, а также к нарушениям развития речи. Поэтому проводится хирургическая коррекция расщелины неба, которая заключается в закрытии промежутка между мягким небом и стенками глотки для разделения ротовой и носовой полостей. Это закрытие предотвращает орально-носовое сообщение, что обеспечивает сохранность давления воздуха внутри рта, достаточное для произнесения согласных.Однако несмотря на перенесенное хирургическое вмешательство, примерно у 30 процентов детей наблюдаются симптомы сохранения орально-носового сообщения, которое приводит к нарушениям речи. Многие хирурги считают, что дело во времени проведения операции, и что чем раньше она проведена, тем благополучнее дальнейших исходы относительно речи. Ученые из Швеции, Норвегии и Великобритании под руководством Кэррол Гэмбл (Carrol Gamble) из Ливерпульского университета провели рандомизированное клиническое исследование, в котором приняло участие 558 новорожденных: 281 были прооперированы в возрасте шести месяцев и 277 — в возрасте 12 месяцев. Исходные характеристики в обеих группах были сходными. Доля детей с недостаточно закрытым сообщением между ротовой и носовой полостями в возрасте пяти лет была значительно меньше в группе операции в шесть месяцев (отношение рисков 0,59, р = 0,04). Ассоциации сохранялись после поправки на протяженность расщелины и на хирурга. Нормальный лепет в возрасте одного года также чаще наблюдался в группе шести месяцев. Кроме того, в этом же возрасте функция среднего уха в 12-месячной группе оказалась хуже, чем в шестимесячной. В три и пять лет этих различий не наблюдалось. Таким образом, ученые приходят к выводу, что у здоровых в остальном детей предпочтительнее проводить операцию по коррекции расщелины неба в шестимесячном возрасте, чем в возрасте одного года. Ранее мы рассказывали про то, что ученые разработали накожный сенсор для мониторинга речи у пациентов, перенесших инсульт.