雖然禿頭不是病，禿起來卻「要人命」。不過《Nature》近期研究給日漸禿頭的少男少女帶來希望──美國哈佛大學醫學院等機構利用人類多功能幹細胞，培養出可長出毛髮的皮膚類器官。
研究成果發表於《Nature》，題為「Hair-bearing human skin generated entirely from pluripotent stem cells」。
皮膚組織工程研究這件事，科學家深耕了 45 年。皮膚工程研究最早開始於 1975 年，當時研究表明，角質形成細胞可從人體皮膚表層分離且培養。大概十年後，新研究表明，從燒燙傷患者皮膚分離出的角質能形成細胞薄片，重新移植給患者。
到了 2017 年，研究又取得新進展。透過基因修正細胞，一名患有大皰性交界性表皮鬆解症（皮膚受輕微摩擦或碰撞後出現水皰及血皰）的男孩成功移植了新皮膚。
為了推動皮膚組織工程研究發展，移植皮膚必須包含更多皮膚組織，包括毛囊、黑色素細胞、汗腺、神經、肌肉、脂肪、免疫細胞、表皮細胞等。
哈佛大學醫學院研究人員正是聚焦於此。研究人員利用幹細胞生物學和毛囊發育領域研究，在實驗室模仿發育中的皮膚組織，生成近乎完整的皮膚類器官。其中涉及「多功能幹細胞」參與。滿足一定條件時，多功能幹細胞能分化成多種細胞，可以是胚胎幹細胞或誘導多功能幹細胞，對類器官形成有重要作用。
研究人員又是如何生成皮膚類器官？解釋研究前，需先了解人體皮膚構造。
人體皮膚由表皮和真皮構成，表皮在皮膚表面，可再分為角質層和生髮層兩部分。真皮比表皮厚，有豐富血管和神經組織。
研究人員首先添加骨形態發生蛋白 4（BMP4）和轉化生長因子-β（TGF-β）抑制劑至幹細胞，一次誘導表皮形成。接著，研究人員錯開時間添加生長因子 FGF2 和骨形態發生蛋白（BMP） 抑制劑，誘導顱神經嵴細胞，進而形成真皮。
經過 70 多天培養，細胞以球狀發育逐漸長成皮膚類器官，並開始出現毛囊，且長出頭髮。由於是從顱神經嵴發育而來，大多數頭髮會被顱神經嵴的黑色素細胞染色。
不僅如此，與毛囊相關的組織如皮脂腺、神經及受體、肌肉和脂肪等也逐漸發育生長，形成較完整的皮膚。不過，免疫細胞還沒出現。
當培養期延長到 140 天時（接近體外培養時間上限），皮膚類器官的外觀十分接近 18 週胎兒臉部皮膚。
（Source：Nature）
為了進一步研究，研究人員將體外培養皮膚類器官移植到免疫功能不全小鼠的背部。結果發現，皮膚類器官能與小鼠皮膚融合，有 55% 移植向外長出 2~5 公釐毛髮（多令人激動的結果）。
另外，研究人員透過單細胞 RNA 測序分析發現，這類培養的皮膚類細胞會隨著培養條件變化，呈現不同狀態，基因表達會呈現下巴、臉頰或耳朵等不同部位皮膚特徵。也就是說，隨著研究進步，未來或許能根據培養條件，自訂不同部位的皮膚類器官。
顯然這研究發現對皮膚修復、傷口癒合、脫髮等治療有正面意義，但對皮膚工程研究，還尚未結束。
研究，未完待續
作者在《Nature》刊文指出，這種治療方案成為現實之前，還有一些待解決的問題。例如：
1. 人體的免疫細胞會不會排斥移植皮膚類器官？
2. 頭髮如何有效繁殖？
3. 需要多少個細胞才能形成毛囊以移植？
4. 對亟需皮膚移植的患者（如燒燙傷患者），如何縮短 140 天培育期？
因此，研究方法還需不斷優化才能應用於醫學治療。
研究人員還指出，多功能幹細胞可能有些不良副作用，例如可能引起腫瘤形成等，後續工作還需減少使用多功能幹細胞，用成體幹細胞代替。
不過要肯定的是，哈佛大學醫學院研究具重要意義，儘管還有挑戰，但研究人員持樂觀態度：
這項工作有巨大的臨床轉化潛力，我們相信希望終將成為現實。
