亚洲人头发移植的实践方面：8-干细胞：当前和未来状态

8.1简介

为了理解细胞再生背后的一些概念，使用通用术语很重要。不幸的是，一些使用的术语已经松散地互换，有时候会产生误导。毛原性是指形成毛囊的能力。毛囊中有不同的细胞具有这种能力，例如，研究表明，真皮乳头（DP）和结缔组织鞘（CTS）细胞是两种细胞谱系，证明了这种能力[5-15]。接下来的挑战是在体外维持这种毛原性，发现从解离细胞中再生HF的机制，并评估将毛原细胞递送到头皮组织中的方法。

需要定义的下一个术语是“细胞疗法”，即将新细胞引入组织以治疗疾病的过程。输血是这种治疗的一个例子。先进的细胞疗法包括移植自体或同种异体干细胞或祖细胞。术语“克隆”是产生DNA片段（分子克隆），细胞（细胞克隆）或整个生物体的拷贝以产生精确复制品，即具有相同DNA的过程。因为来自供体毛囊的细胞在体外扩增，所以这种方法也被称为“毛发克隆”;然而，毛囊是不同细胞类型的复合体，因此“克隆”一种细胞类型与“克隆”毛囊不同。另一方面，毛发增殖是指从单根毛发产生多根毛发，但该术语通常可与术语“克隆”相互转换地用于毛囊细胞再生。一些头发修复外科医生也会使用头发倍增术，将卵泡切成两半并重新植入每个部位以形成两根头发或拔毛并植入拔毛[16]。拔毛的理由是，有一些发芽细胞粘附在基部上，这样新的毛囊就会生长，但是仍有足够的毛囊留下来让原始的毛发长出来。到目前为止，二分技术和采摘技术都没有显示出一致的结果。

8.2对毛原细胞的研究

为了鉴定具有毛原性潜力的细胞类型，通过解剖分离来自毛囊不同部分的细胞群并测试毛发诱导能力[5-15]。在这些研究之一中，将来自大鼠晶须的显微切割的真皮乳头重新植入在没有真皮乳头的截短毛囊下，并且发生毛囊再生。当插入毛囊皮肤时，这些真皮乳头也能够诱导新的卵泡形成。类似地，CTS细胞的诱导能力在小鼠模型中得到证实[14]，然后在人类中得到证实[15]。这些实验证明了间充质DP和CTS细胞的再生能力，但它们没有产生毛发数量的增加。

8.3细胞系统研究

一旦证实了毛原性潜力，研究人员接下来将注意力转向培养不同细胞类型以产生毛囊。从临床角度来看，如果这些细胞在植入动物模型时能够产生新的毛囊，那么下一步将是毛发再生作为雄激素性脱发和其他类型脱发的治疗。 1981年，Jahoda和Oliver首次发表了他们使用大鼠触须成功体外培养DP细胞的研究[17]。后来，使用人类DP细胞获得了相同的结果[18]，很快其他人也成功地使用了培养的CTS细胞[10,14,15]。需要解决的难题的下一部分是发现这些单一培养细胞系在培养中延长传代后失去其致毛原性。因此，研究人员接着转向尝试不同的细胞培养系统，例如添加已知参与囊新生过程的生长因子。 Kishimoto等人。尝试过Wnt3a蛋白，[19] Osada等。 [20]成纤维细胞生长因子2和Rendl等。 [21]骨形态发生蛋白，并且所有发现培养系统中毛囊诱导效率更高。

此外，其他人研究了体外的机械行为，作为对毛发形成能力丧失的解释。当培养DP细胞时，它们最初倾向于形成聚集体，并且发现这种聚集行为在细胞复制过程中逐渐减少，这表明细胞聚集对于毛原性活性是重要的[22]。此外，Osada等人。结果表明，多次传代后，小鼠触须毛细胞不仅丧失了聚集表型和诱导性;而且，如果这些细胞重新聚集成球体，它们就会恢复形成新毛囊的能力。与解离的细胞相比，在球体中分组的细胞中发现了几种DP特异性基因的上调[20]。安格拉克里斯蒂亚诺小组最近的研究不仅证实了这些发现，而且还通过遗传热图显示基因在分离的细胞中上调和下调，而在悬滴中生长的聚集细胞复制三维结构[23]。

与子宫内发生的原始胚胎发育相似，目前公认的观点是成人中的毛发形成依赖于诱导真皮细胞和响应性表皮细胞之间的相互信号传导[4,24]。重要的是，在1999年，证明将男性受试者的截肢真皮乳头放入女性的前臂产生了具有雄性遗传的HF，不仅表明发生了间充质 - 上皮相互作用的相互作用，而且没有排斥HF [25]。与其他实验一起，这将解释体外毛原性的丧失，因为缺乏这些重要的真皮 - 表皮相互作用。临床试验（参见下面的临床研究）使用这些概念，使用由表皮细胞预处理的培养基，其中含有必需的信号分子以维持DP细胞的毛原性活性[26]，或维持皮肤之间相互作用的双细胞系统。通过共培养两种细胞类型（角质形成细胞和DP细胞）和表皮细胞。已经在动物模型中证明了原理证明，例如在免疫受损小鼠的背部使用硅腔室，其中分离了小鼠新生儿真皮细胞和表皮细胞[27,28]。在4周的阶段，毛簇生长，并且这些HF经历多个循环。另一个例子是Qiao等人的工作。使用'皮瓣移植试验'，将细胞置于皮瓣下并使HF生长[29]。 Zheng等人使用的另一种双细胞模型。参与分离的真皮和表皮小鼠新生细胞，将其注入裸鼠皮下组织，并在10天内形成毛囊[30]。在该系统中，需要更少的细胞，并且可以在单个小鼠中使用多个样品。重要的是新毛囊具有正常的组织学并经历了毛发周期的正常阶段。

8.4毛囊再生机制

已经提出了几种理论来解释从解离的培养细胞产生新毛囊的机制。第一种理论是，分离的真皮和表皮细胞产生表皮囊肿，从该囊肿诱导形成细长的表皮细胞柱，这产生毛干。如果这发生在表皮附近，则囊肿与宿主皮肤的表皮融合，这允许毛干出现。该理论基于使用毛原体贴片分析的实验结果[29]。

McElwee等人。报道了他们的工作，其中只有一种细胞类型（来自触须的培养的CTS细胞）注射到严重联合免疫缺陷（SCID）小鼠的耳中，导致类似触须的​​毛发[15]。根据这些报告，提出了另外两种HF再生理论。首先是诱导供体真皮细胞引发宿主表皮细胞的反应，导致表皮细胞向下生长，形成新的HF。第二种理论被称为形态转换模型，其中供体细胞 - 真皮，表皮或两者 - 被结合到现有的毫毛囊中，在那里它们开始将这些毛发转化成末端毛发。

8.5临床研究

将培养细胞递送到头皮中是再生HF的关键步骤。用于该递送系统的方法将取决于形成毛囊的提出机制。因此，如果注射作为单细胞系统或双细胞系统的毛原细胞并且需要与表皮融合或向下生长，那么细胞需要在表面上放置。

或者，如果作用机制是现有的毫毛滤泡掺入供体细胞，那么注射需要进入真皮上层。由于该技术使用现有毛发的自然密度，取向和分布，因此更容易实现美学上令人愉悦的结果。然而，在那些缺乏毫毛的患者中，例如在瘢痕性脱发中，使用这种作用机制的治疗将是不利的。这就是为什么研究人员在体外开发出基本的HF（“原毛”），然后可能以与目前毛发移植类似的方式移植到头皮中[31]。

使用来自体外和动物模型的这些概念，已经尝试了几种临床试验。第一次人体试验于2008年在曼彻斯特诊所进行，进行了I期安全性试验。该研究使用单细胞和双细胞系统来显示自体细胞培养物的安全性，结果是没有发生不良事件。在随后的II期临床试验中，作者使用以下策略：注入秃头皮的培养细胞，注射到毫毛毛囊中/附近的细胞和在创伤后注射的细胞以刺激Wnt通路[19,32]。通过在19名患者志愿者中从头皮的枕骨区域通过活组织检查获取大约100根毛发来获得用于8周扩增的细胞。注射培养物中的DP细胞浓度为4×10 [6] /μl，在磨损（受伤）部位发生的美容显著卵泡（毛发>30μ）方面最佳结果（增加11.8％; N = 19） ）。这些研究虽然是鼓励，但却没有产生小鼠模型产生的戏剧性结果。

其他研究小组继续开展工作，他们研究了培养基，扩增过程和培养细胞类型的改进，但到目前为止仍然没有商业上可行的产品。

8.6制造和监管
 
科恩[33]在1961年，然后奥利弗[5]在1967年是第一个发表关于毛囊再生概念的工作，那么为什么商业产品在50多年内还没有开发出来呢？除了干预工作表明人类毛发的行为与小鼠HF不同之外，其中一个主要问题是研究和开发以及随后的制造过程所涉及的巨大成本。细胞操作是一项受到严格监管的活动，需要良好生产程序（GMP）设施，制造的每个阶段的书面文件，制造过程的验证以及设备性能，使用洁净室来确保无菌技术，训练有素的专业人员，医疗级试剂适用于所有工艺部件和专门的储存和运输。

8.7结论

细胞疗法的目的是克服供体限制的问题。 研究表明真皮乳头和结缔组织鞘细胞的毛原性潜力，因此开发可靠的培养系统是未来的障碍。 鉴定在体外维持细胞致毛原性的生长因子和培养条件已经是重大突破，但是现在将这些概念转化为体内人细胞是一项挑战。 到目前为止，使用任何类型的细胞系统的所有尝试，无论是使用DP细胞，CTS细胞还是来自HF或脂肪细胞的干细胞，都未能产生美观上显著的结果。

参考：Practical Aspects of Hair Transplantation in Asians