40多年来，世界各地的科学家和商业公司一直试图在实验室里重建人类皮肤。然而，所有这些产品都缺乏正常皮肤的重要组成部分——头发、神经和脂肪。

一项新研究在培养的人类皮肤细胞中嵌入了脂肪和神经，并长出了毛发。这项研究花了卡尔•科勒（Karl Koehler）博士五年时间，终于发表在了《Nature》杂志。

“在这项最新的研究中，我们发现了一种将两层人类皮肤生长在一起的方法，”Koehler说，他指的是人类皮肤的顶层和底层（分别是表皮和真皮）。“这些细胞在皮肤器官培养中相互交流，或者在我们创造的培养皿中相互交流，并在脂肪细胞和神经元的陪伴下长出毛囊。”

研究小组更进一步，将实验室培养的人类多毛的皮肤移植到裸鼠身上。裸鼠最终在移植处长出了人的毛囊。这些人造皮肤的潜在应用包括测试化妆品、药物和烧伤治疗。

在培养皿中培养皮肤早就不是稀奇事了。但是这些盘子里的皮肤从来没有像毛囊或汗腺这样的小器官或附属物嵌入，而这些小器官对热调节、触觉和外观都很重要。

2018年，研究小组发表了一篇论文，成功利用小鼠干细胞生长出了多毛的皮肤。为了创造人类多毛的皮肤细胞，研究小组首先从人类诱导的多能干细胞开始，这些多能干细胞是成年人类的皮肤细胞，它们被诱导回到胚胎形态。

“所以我们采用了一种人类多能干细胞的烹饪配方，生长因子和小分子的混合物，”Koehler说。

研究小组首先注意到皮肤表皮和真皮层的共同发育。这两个组织层之间的相互作用和信号传导导致毛囊在70天出芽，这与人类胎儿毛发发育的时间很吻合。

除了毛发之外，类器官还会产生皮肤的脂肪和肌肉样细胞，以及类似于介导触觉的神经。”脂肪是皮肤的无名英雄，最近的研究表明它在伤口愈合方面起着关键作用，”波士顿儿童医院耳鼻喉科的论文第一作者和研究助理Jiyoon Lee博士说。

“这些器官也会产生默克尔细胞（Merkel），这是一种特殊的皮肤触觉反应细胞，也与默克尔细胞癌等疾病有关，”她补充道。 “这些其他细胞类型的加入，可能扩大了皮肤类器官模型在感觉障碍和癌症研究中的潜在用途。”

为了观察这项技术在活的动物身上是否有效，研究小组将这些培养了4个多月的类器官植入经过特殊培养的小鼠背部，以避免排斥移植物。“我们注意到，在一个月内，微小的棕色毛发从移植部位长出来，”Lee解释说。“这让我们惊奇地发现，色素细胞也在类器官中发育。”

他们比较了移植皮肤和成人皮肤样本，观察了移植皮肤的几个独特特征。其中之一包括“成脊状的膜层”，这种起伏不平的人类表皮模式有助于将其锚定到皮肤膜上。而且，移植后的毛发发育出了精致的皮脂腺，还能产生皮脂，这是润滑人类皮肤的天然油脂。

意外的发现

这一新发现实际上是Koehler在印第安纳大学研究内耳再造系统时所做的工作。他当时的目标是创造能感知听觉刺激的细胞，来模拟听力丧失障碍，并测试听力丧失和平衡障碍的基因疗法。

在印第安纳大学，他用在正常胚胎发育过程中使用的化学物质和蛋白质的混合物操纵人类诱导的多能干细胞，引导它们成为内耳结构。

由于内耳细胞在早期发育过程中处于萌芽状态，研究小组发现皮肤组织作为副产品形成了。

“这令人惊讶，我们最初试图去除皮肤组织，认为它是讨厌的非靶组织，就像花园里的杂草，”Koehler回忆说。“后来，我们看到了长毛皮肤的科学价值，我们就改变了策略，试图消除内耳类器官，以利于皮肤的生长。”

在他们的净化尝试中，他们发现这些皮肤组织包含皮肤、表皮和真皮层。在培养过程中，形成毛囊。

概念证明

将任何动物研究成果转化为人类都是一条漫长的道路。，但我们认为我们已经开发出一种概念证明，Koehler说。

研究小组希望，从长远来看，他们可以利用这项技术在伤口床上植入培养好的皮肤来重建皮肤，例如在大面积烧伤或疤痕的情况下。

Koehler警告说，尽管将这种方法视为治疗秃发的“良方”可能很诱人，但仍有许多挑战摆在面前。他说：“我们现在有一种技术可以产生几乎无限的毛囊供移植。但免疫排斥反应是一个主要障碍，为个体量身定制毛囊的成本将高得令人难以置信，而且需要一年或更长时间。为了应对这些挑战，该团队正在研究加速培养皿的方法，设计类器官以逃避免疫检测，或从成年患者来源的细胞中产生类似的皮肤类器官。

原文检索：Hair-bearing human skin generated entirely from pluripotent stem cells

（生物通：伍松）