Hur 3D-utskrift gör det möjligt för forskare att odla nya människohår
Forskare från Columbia University har hittat ett sätt att använda 3D-utskriftsteknik för att simulera mänsklig hårbotten och därmed låta nya människohår växa. De kan sedan transplantera det nya håret till hårbotten hos personer som upplever håravfall.
Ett stort antal människor runt om i världen upplever håravfall i en eller annan form, antingen på grund av naturliga orsaker eller som en bieffekt av medicinsk behandling. I många av dessa fall - särskilt hos personer med naturligt håravfall - är processen inte reversibel.
Studier har visat att håravfall kan ha en signifikant effekt på både kvinnors och mäns självbild och livskvalitet, eftersom de flesta kulturer lägger stor vikt vid naturligt hår.
Trots detta kan behandlingsalternativ för personer med håravfall vara drabbade och missa, och vissa individer kan behöva mer riktade ingrepp, såsom en hårtransplantation.
Denna procedur innebär transplantation av hårsäckar från en del av en persons kropp till en annan. Men nya och mer hållbara alternativ för hårväxt kan nu vara i horisonten.
Någon ny forskning har fokuserat på att använda stamceller för att odla nytt, naturligt människohår, men experimenten har förlitat sig på att använda mushud som ”planteringsmarken” för dessa celler.
För första gången har ett team av forskare från Columbia University Medical Center i New York, NY, utformat en metod för att odla nytt människohår. Istället för att förlita sig på hud använde de 3D-utskriftsmetoder.
Forskarna förklarar att deras framgångsrika experiment var ett första på mer än ett sätt. Forskare har kunnat odla rått- och mushår oberoende i labbet, men de har haft problem med att uppnå detsamma med människohår.
”Celler från råttor och möss växer vackra hårstrån. Men av skäl som vi inte förstår helt, är mänskliga celler resistenta, säger medförfattare Angela Christiano, Ph.D.
Plantering av "fröet" av nytt hår
Christiano och team undrade om de skulle kunna stimulera tillväxten av nytt hår i laboratoriet genom att skapa en miljö som liknar den som mänskliga hårceller naturligt upptar.
Deras första försök handlade om att skapa små cellfärer och upphänga dem i droppar vätska. Sedan implanterade de dessa sfärer i möss för att se om hår skulle växa. Forskarna var inte nöjda med detta tillvägagångssätt, för även om några av de implanterade cellerna bildade nytt hår, lyckades andra inte utvecklas.
Därefter bestämde laget sig för att experimentera med 3D-utskriftstekniker för att se om de kunde skapa en mikromiljö som efterliknade människans hårsäckars naturliga miljö. Utredarna rapporterar sin process, liksom deras resultat, i en studiepapper som visas i Naturkommunikation.
Christiano och kollegor slutade med att skapa plastformar med utskjutande förlängningar som var en halv millimeter breda.
"Tidigare tillverkningstekniker har inte kunnat skapa sådana tunna utsprång, så detta arbete underlättades kraftigt av innovationer inom 3D-utskriftsteknik", förklarar första författaren Hasan Erbil Abaci.
Därefter lyckades forskarna få mänsklig hud att växa runt formen. De placerade hårsäckceller som de hade samlat in från frivilliga inuti den och lade till keratinproducerande celler ovanpå. Slutligen stimulerade de tillväxt genom att lägga till olika tillväxtfaktorer.
Denna analys var framgångsrik - på högst tre veckor genererade cellerna mänskliga hårsäckar som kunde börja växa hår.
Forskarna noterar att denna process fortfarande är långt ifrån perfekt. Ändå har den potentialen att skapa en hållbar källa till naturligt hår för transplantationer och att ge hår till alla personer som kan behöva det.
”Det [skulle utvidga] tillgängligheten av håråterställning för alla patienter - inklusive de 30 miljoner kvinnor i USA som upplever håravfall och unga män vars hårstrån fortfarande är på väg tillbaka. Håråterställningsoperationer skulle inte längre begränsas av antalet givarhår, säger Christiano.
Forskarna påpekar att odling av människohår på detta sätt i laboratoriet också kan vara till hjälp i läkemedelsforskning, vilket ger utredare mer frihet att söka efter eller testa nya läkemedel för hårväxt.
"Det vi har visat är att vi i princip kan skapa en hårfarm: ett rutnät med hår som är korrekt mönstrade och konstruerade så att de kan transplanteras tillbaka i samma patients hårbotten."
Angela Christiano, Ph.D.
Medan de flesta av forskarna som deltog i denna studie förklarade inga konkurrerande intressen, angav Angela Christiano och Colin Jahoda att de är grundare av Rapunzel Bioscience, ett bioteknikföretag som investerar i regenerativa behandlingar för hår och hud.
