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なくなったあなたの髪の毛の成長を復活させる研究がアメリカで進んでいる

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Bycure32

Hair growth stimulated using stem cells
髪の成長は幹細胞を使って刺激される


南カリフォルニア大学の研究者チームは幹細胞から髪の成長を管理し、
髪の成長を巻き込み刺激する分子レベルの出来事を成熟マウスを使い発見した。
米国科学アカデミー紀要にて出版されている最新の研究は
髪の毛の成長によるプロセスの説明をステップバイステップで提供してくれる。


チームはvitroで作られた本物の臓器とおなじ構造の幹細胞の塊、オルガノイドと呼ばれるものを用いて、
卵胞がどのように肌から成長してどのように毛を生み出すのか、実験に乗り出した。


臓器全体のより良い理解を得るため彼らが用いたのは3次元構造のオルガノイドで、
本物の臓器と類似している。この場合のオルガノイドは人の肌である。


この研究の第一人者はLei氏でUSCの幹細胞ラボのポストドクター研究者である。


Leiとそのチームはスキンオルガノイドを使い
新生児と成人の肌から派生した、幹細胞よりもさらに分化している前駆細胞を特に使った。
彼らは新生児と成人の肌の細胞を分離させ、ヌードマウスに移植した。


研究者らは、3次元培養の詳細なタイムラプス画像を撮り、
細胞がどのように動き、どのように髪の発達が起こるかを調べた。


Lei氏達は前駆細胞分離から始まり(ステップ1)
すぐに凝集する(ステップ2)という六つのステップでオルガノイドが形成されていくのを確認した。


これら凝集細胞は偏極した嚢胞に変化し(ステップ3)、
合体嚢胞になり(ステップ4)、
平面状の肌を形成する(ステップ5)


最終ステップでは、ステップ5の肌が卵胞を形成(ステップ6)し
これをマウスに移植した。すると、毛が生えてきた。


反対に、こんなことも発見された。
マウスから分離された前駆細胞は凝集ステージ以降に進lことや髪を生やすことはなかった。


Lei達は6ステップ髪成長プロセスを支える、分子生物学的事象研究に取り組み、
これらのメカニズムを解明するためバイオインフォマティクスと分子スクリーニングを使用した、と説明している。


コラーゲンを生成に関する遺伝子皮膚や他の結合組織中に見出され得る線維性タンパク質、
血中糖度レベルを制御するホルモンであるインスリン産生に関わる遺伝子などを含め
様々な遺伝子が活性化することを発見した。


オルガノイド発生の異なる段階で特定遺伝子の活動を阻害することによって、
科学者はある段階から次の段階へ移行する際の役割を解明することが出来た。


”我々の調査は組織形態生成中の自生成の核となるで分子事象と生物物理学的プロセスリレーを明らかにした”
と著者は記している。


実際に、Lei達は新たに得た分子と遺伝子の知識を成人皮膚細胞からオルガノイドを作るために応用し、
毛髪の成長プロセスを飛躍させるつもりである。


特筆すべきことに、チームは毛髪成長の促進に成功した。
成人由来のオルガノイドで新生児由来のオルガノイドと同程度の40%の毛髪生成を達成した。


”通常は、成人の細胞は再生能力が衰えていくため、年を取ると髪の成長はすぐれない。”
と著者でもあるUSCメディカルスクールのCheng-Ming Chuong氏は説明している。
しかしながら、我々の発見はこれを覆すことが出来る。


新たな発見で、成熟マウス細胞から髪の成長をさせることができるようになった、
将来は脱毛症患者の育毛戦略を加速させることができるだろう。




A team of researchers from the University of Southern California in Los Angeles have managed to grow hair starting from stem cells, uncovering key molecular events involved in hair growth and stimulating it in adult mice.
The new research - which has been published in the journal Proceedings of the National Academy of Sciences - offers a step-by-step explanation of the process by which hair grows. The findings pave the way for hair growth stimulation in patients with alopecia or male pattern baldness.

A team of researchers set out to examine how follicles grow out of the skin and how they produce hair by using so-called organoids, which are clusters of stem cells grown in vitro that can self-organize into an organ-like structure.

They used the 3-D structure of organoids to gain a better understanding of a certain organ, as they have similar properties to the organ it imitates - which, in this case, is the human skin.

The study's first author is Mingxing Lei, a postdoctoral researcher in the University of Southern California's (USC) Stem Cell laboratory.


The six-step process of hair growth
Lei and team used skin organoids derived from both newborn and adult skin cells. Specifically, they used progenitor cells, which are a type of cell that is more differentiated than stem cells. They dissociated these from newborn and adult skin and then transplanted them into nude mice.

The researchers then took detailed time-lapse images of the 3-D cultures to see how the cells behave and how hair development occurs.

Lei and colleagues were able to see that the newborn cells formed skin-like organoids in a six-step process that started with the dissociated progenitor cells (step one), which soon aggregated (step two).

These aggregated cells then turned into polarized cysts (step three), which then transformed into so-called coalesced cysts (step four), which went on to form planar skin (step five).

In the final step of the process, the skin formed follicles (step six), which were transplanted into a mouse. Here, they produced hair.

By contrast, the researchers found, dissociated progenitor skin cells from an adult mouse neither moved past the aggregation stage nor produced any hair.

Lei and colleagues went on to study the molecular and biophysical events that underpinned this six-step hair growth process, explaining that the researchers "used a combination of bioinformatics and molecular screenings" to unravel these mechanisms.

They found increased activity in various genes, including those involved in the production of collagen - the fibrous protein that can be found in the skin and other connective tissues - and insulin, which is the hormone that regulates the levels of sugar in our bloodstream.


Stimulating hair growth
By inhibiting the activity of certain genes at different stages in the development of the organoid, the scientists were able to elucidate their role in transitioning from one phase to the next.

"Our investigation elucidates a relay of molecular events and biophysical processes at the core of the self-organization process during tissue morphogenesis," write the authors. "Molecules key to the multistage morphological transition are identified and can be added or inhibited to restore the stalled process in adult cells."

In fact, Lei and colleagues applied this newly acquired molecular and genetic knowledge to organoids created from adult skin cells, in an attempt to jump-start the hair growth process.

Significantly, Lei and team could successfully stimulate hair growth in these organoids. Adult organoids managed to produce 40 percent as much hair as the organoids derived from newborns.

"Normally, many aging individuals do not grow hair well, because adult cells gradually lose their regenerative ability," explains senior author Prof. Cheng-Ming Chuong, of USC's Keck School of Medicine. However, he explains that his team's findings have implications that could change this.

"With our new findings, we are able to make adult mouse cells produce hair again. In the future, this work can inspire a strategy for stimulating hair growth in patients with conditions ranging from alopecia to baldness."
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