Из стволовых клеток вырастили кожу с волосами

Кожный органоид, выращенных из стволовых клеток, продолжает отращивать волоски после пересадки в настоящую кожу.

Кожу для пересадки выращивают уже давно, но обычно речь идёт только о верхнем слое кожи – эпидермисе. Он сформирован клетками кератиноцитами, которые делятся и восстанавливают эпидермис, постоянно теряющий старые отмершие клетки. Кератиноциты можно генетически отредактировать, избавив их от нежелательной мутации, и вырастить из них эпидермис взамен мутантного – так несколько лет назад удалось вылечить одного мальчика от буллёзного эпидермолиза, тяжёлого генетического заболевания, при котором эпидермис отслаивается и буквально распадается.

Но кожа – это не только эпидермис, это ещё и пигментные клетки, и потовые железы, и волосяные сумки, и нервы, и жировые клетки, и мышечные волокна. Можно ли вырастить не отдельный её слой, состоящий из одинаковых клеток, а всю кожу как цельный орган? Здесь, очевидно, придётся иметь дело с плюрипотентными стволовыми клетками, которые могут давать самые разные типы других клеток (почему их и зовут плюрипотентными, то есть всемогущими). Такие стволовые клетки можно взять у эмбриона или же получить в лаборатории из обычных специализированных клеток, превратив их в стволовые с помощью специальных молекулярных инструкций.

Исследователи из Гарварда, Университета Индианы и других научных центров взяли человеческие всемогущие стволовые клетки и вырастили из них крохотный кусочек кожи – именно кожи, у которой, кроме верхнего слоя эпидермиса, был ещё и нижний слой дермы. Стволовые клетки превращались в эпидермис и дерму, подчиняясь регуляторным белкам, которые добавляли в питательную среду и которые включали те или иные гены. Клетки образовывали сферу, в которой через 70 дней появлялись волосяные фолликулы, а из волосяных фолликулов вырастали волоски, причём волоски, окрашенные пигментными клетками меланоцитами – то есть и меланоциты тоже формировались из стволовых клеток. Кроме того, при волосяных фолликулах были сальные железы, нервы с рецепторами, жировые клетки и мышечные волокна, в общем, почти всё, что должно быть в настоящей коже, за исключением иммунных клеток.

То есть в результате получился так называемый органоид – микроструктура, выращенная из стволовых клеток и по свойствам напоминающая настоящий орган или его часть. Мы рассказывали про органоиды, имитирующие желудок, или нефрон – структурную единицу почки, или змеиную ядовитую железу. Кожа – тоже орган, и чрезвычайно большой; разные её части отличаются друг от друга. По словам авторов работы, их органоид больше всего похож на кожу подбородка, щеки или уха.

На органоидах удобно изучать те или иные биологические процессы – активность генов, этапы развития, действие лекарств – потому что они трёхмерные, состоят из организованных клеток разных типов и больше похожи на настоящий орган, чем, скажем, плоская однородная культура клеток, выращенная в лабораторной посуде. Но, конечно, в связи с органоидами нельзя не мечтать о том, что их можно дорастить до полноценного органа и пересадить взамен больного. В статье в Nature говорится, что кожные органоиды пробовали пересаживать мышам (у которых подавляли иммунитет, чтобы он не отторг человеческие клетки), и примерно половина органоидов не только прижились, но и продолжили растить волосы.

Разумеется, подобные органоиды, если бы их можно было пересаживать, очень пригодились бы в медицине, и не только при лечении облысения. Правда, думать о клиническом применении пока рано: органоиды созревают для пересадки слишком долго, и не очень понятно, насколько они однородны, то есть насколько один кожный органоид похож на другой, и способны ли они растить волосы более – менее продолжительное время. Тут, как обычно, приходится полагаться на дальнейшие эксперименты.