1975年，麻省理工学院Rheinwald及Green攻克了体外大规模培养表皮细胞的难题，皮肤替代物的研究和制作逐渐发展起来。然而，在培养物和生物工程移植物中重建带有毛囊和腺体的皮肤仍是一项尚未解决的生物医学挑战。
45年后，《Nature》发布的一项新研究报告有望推动组织皮肤工程学进入新的发展阶段，并为解决脱发这个“世界级医学难题”铺平道路。
2020年6月4日，印第安纳大学医学院Karl R. Koehler领导的一支研究团队在干细胞生物学和毛囊发育领域研究的基础上，开发出一种从人类多能干细胞中生成完全接近人类皮肤的类器官培养系统，目前，该方法已成功帮助无毛小鼠长出毛发。
皮肤分为表皮和真皮，二者来源于早期胚胎的不同细胞类型。研究人员通过逐步调节转化生长因子β（TGFβ）和成纤维细胞生长因子（FGF）信号通路，促使多能干细胞产生具有这两种成分的复杂皮肤：首先，使用骨形态发生蛋白4（BMP4）和转录因子TGF-β的抑制剂诱导表皮的形成；随后，使用生长因子FGF2和BMP抑制剂处理细胞，以诱导脑神经嵴细胞的形成，从而产生真皮。
球形的细胞团在培育70多天后开始生出毛囊，并最终长出毛发。大部分毛发是由黑色素细胞染色，该细胞也是由脑神经嵴细胞发育而来。随后，皮脂腺、神经及其受体、脂肪等与毛囊相关的组织也逐渐发育起来。除免疫细胞外，培养皿中已经形成了近乎完整的皮肤。
为了深入了解皮肤类器官中的细胞谱系，研究人员对它们进行了单细胞RNA测序，发现皮肤类器官表达的基因具有下巴、脸颊和耳部皮肤的特征。这说明，通过改变细胞生长的培养条件，能够生成具有不同身体部位特征的皮肤。
随后，研究人员在小鼠实验中验证了类器官在体内的治疗潜力。在培养了140天后，研究人员将皮肤类器官植入到无毛小鼠的背上，发现55%的异种移植物长出2-5毫米的毛发，并分布在移植物表面。
俄勒冈健康与科学大学的Benjamin Woodruff说：“这表明，今后无需获取人类头发就可以生产出科学用的头发，我们能够无限量生产毛囊。”
总之，这项研究表明，近乎完整的皮肤可以在体外自我组装，并可以在体内重建皮肤。不过，该研究中生成的毛发很短，需要进一步优化培养条件以形成更大的毛发，并进行长期观察以确定异种移植毛囊的生长情况。（生物探索）
