澎湃新闻记者 张唯
2004年，美国科学家第一次用老鼠皮肤中的干细胞培育出毛囊，当时美国知名脱口秀《今夜秀》的主持人Jay Leno开玩笑说，科学家“治愈了秃头……至少在老鼠身上是这样”。16年后的今天，学术期刊《自然》的一项最新研究成果终于向“治愈”人类秃顶迈出了重要一步。
当地时间6月3日，美国哈佛大学医学院等机构在学术期刊《自然》刊文介绍人造皮肤领域的新突破——利用人类多能干细胞培养出可以长出毛发的皮肤类器官。
《自然》论文
《自然》特别邀请美国宾夕法尼亚大学医学院皮肤科Leo L. Wang博士与皮肤科主任George Cotsarelis教授就这一成果撰写了新闻与观点文章。
两人评价称，这一成果使人们离“产生无限量的毛囊更进了一步”，这些毛囊可以“移植到头发稀疏或无发人的头皮上”。“此外，如果这一方法应用于临床，那些有伤口、疤痕和遗传性皮肤病的人将有机会获得革命性的治疗。”
George Cotsarelis在接受澎湃新闻（www.thepaper.cn）记者采访时表示，他相信这篇论文是解决脱发问题和头发移植的一个重要步骤。
“作者证明，类器官（人造皮肤）可以移植到免疫缺陷小鼠体内且生长出头发（human hair）。这表明它们最终可以移植到人类头皮上。”使用免疫缺陷小鼠是为了确保移植物不会被小鼠的免疫系统排斥。
d.免疫功能不全的裸鼠接受皮肤器官移植38天后。两个移植部位均可见着色头发（虚线框中）。其中一个移植部位（右侧，星号表示）有14个毛囊。皮肤类器官培养历时178天。
小鼠背部长出人类毛发
科学家对皮肤组织工程的研究始于1975年。当时，一项具有里程碑意义的研究发现，角质形成细胞可以从皮肤表层分离并在体外培养。大约10年后，从烧伤患者身上分离出的角质形成细胞开始用于皮肤移植，以挽救生命。
为使皮肤组织工程更进一步，移植皮肤必须包含更多正常皮肤的组成部分，例如毛囊、黑色素细胞、汗腺、神经、肌肉、脂肪、免疫细胞和表皮细胞等。
上述美国哈佛大学医学院等机构的研究便聚焦于此。
哈佛医学院耳鼻喉科助理教授Karl Koehler、研究助理Jiyoon Lee和同事报告的类器官培养系统在仔细优化生长条件后，能够利用人类多能干细胞生成皮肤类器官。
体外皮肤培养过程
他们利用人类多能干细胞培养的皮肤类器官在培养4-5个月后，形成了多层皮肤组织，包含毛囊、皮脂腺和神经回路。将其移植到免疫功能不全的小鼠的背上皮肤后，55%的移植物上都长出了2-5毫米的毛发。这表明，该类器官能够与小鼠表皮融合，形成含人类毛发的皮肤。
论文作者发现，他们的类器官在基因表达上具有下巴、脸颊和耳朵皮肤的特征。其他种种迹象表明，这些类器官实际上可能模拟头皮皮肤；通过改变细胞生长的培养条件，也可以定制化地生成具有不同身体部位特征的皮肤。
70天进入生发阶段
皮肤是一种复杂的多层器官，参与体温调节、体液维持、触觉及疼痛感知等各种过程。重建皮肤及其相关结构是生物医学界长期以来的重大挑战之一。
Cotsarelis表示，一般来说，在体外生成组织具有相当的挑战性，因为细胞没有在正常的环境中生长。“头发和皮肤在正确的三维环境中通过协调信号分子的过程形成。人工实现这一点是很有挑战性的，但是作者能够在他们的类器官中模拟其中的许多过程。”
论文详细介绍了皮肤类器官的培养过程。Karl
Koehler和同事在干细胞中添加了生长因子，使用骨形态发生蛋白4（BMP4）和转化生长因子-β（TGF-β）的抑制剂来诱导表皮形成。接下来，他们对细胞施以生长因子FGF2和骨形态发生蛋白（BMP）的抑制剂，以诱导颅神经嵴细胞的形成，从而产生真皮。
细胞被放置在球体中生长。70多天后，毛囊开始出现，最终产生毛发。其中大多数毛发都是由黑色素细胞染色而成，黑色素细胞也由颅神经嵴细胞发育而来。随后，与毛囊相关的皮脂腺、神经及其受体、肌肉和脂肪组织开始生成，最终形成了非常完整的皮肤。
生长效率等问题待解
Karl Koehler等人的研究展现了人造皮肤在伤口愈合、防止疤痕以及头发移植方面的潜力。但Leo L. Wang认为，在真正应用于临床之前，这项研究还有几个问题需要解决。