Hogyan engedi a 3D nyomtatás a tudósoknak új emberi hajszálakat növeszteni
A Columbia Egyetem kutatói megtalálták a 3D nyomtatási technológia használatának módját az emberi fejbőr szimulálására és ezáltal az új emberi hajszálak növekedésére. Ezután átültethetik az új hajat a hajhullást tapasztaló emberek fejbőrébe.
Világszerte sok ember tapasztalja a hajhullást ilyen vagy olyan formában, akár természetes okok miatt, akár az orvosi terápia mellékhatásaként. Sok ilyen esetben - különösen a természetes hajhullást szenvedő egyéneknél - a folyamat nem visszafordítható.
Tanulmányok kimutatták, hogy a hajhullás jelentős hatással lehet mind a nők, mind a férfiak önképére és életminőségére, mivel a legtöbb kultúra nagy jelentőséget tulajdonít a természetes hajnak.
Ennek ellenére a hajhullással küzdő emberek kezelési lehetőségei elüthetnek és hiányozhatnak, és egyeseknél célzottabb beavatkozásokra lehet szükség, például hajátültetésre.
Ez az eljárás magában foglalja a szőrtüszők átültetését az ember testének egyik részéből a másikba. A haj újratermelésének új és fenntarthatóbb lehetőségei azonban most a láthatáron lehetnek.
Néhány újabb kutatás az őssejtek felhasználására összpontosított új, természetes emberi haj termesztésére, de a kísérletek az egér bőrének felhasználására támaszkodtak, mint e sejtek „ültetési területe”.
Most először a New York-i New York-i Columbia Egyetem Orvosi Központjának kutatócsoportja dolgozott ki egy módszert az új emberi haj növesztésére. A bőrre hagyatkozás helyett 3D nyomtatási módszereket alkalmaztak.
A kutatók elmagyarázzák, hogy sikeres kísérletük több szempontból is első volt. A tudósok képesek voltak a patkány- és egérszőrök önálló növesztésére a laboratóriumban, de nehézségeik voltak ugyanezt elérni az emberi szőrszálakkal.
„Patkányok és egerek sejtjei gyönyörű szőrszálakat növesztenek. De olyan okokból, amelyeket nem értünk teljesen, az emberi sejtek rezisztensek ”- mondja társszerző, Ph.D. Angela Christiano.
Új haj „magjának” ültetése
Christiano és csapata arra volt kíváncsi, hogy képesek lennének-e stimulálni az új haj növekedését a laboratóriumban azáltal, hogy olyan környezetet teremtenek, mint az emberi hajsejtek természetesen.
Első kísérletük során kissejtes gömböket kellett létrehozni és szuszpendálni őket a folyadékcseppek belsejében. Ezután beültették ezeket a gömböket egerekbe, hogy megnézzék, nőnek-e a szőrök. A kutatók nem voltak elégedettek ezzel a megközelítéssel, mert bár a beültetett sejtek egy része új szőrt alkotott, mások nem fejlődtek ki.
Ezután a csapat úgy döntött, hogy 3D nyomtatási technikákkal kísérletezik, hogy megteremtse-e az emberi szőrtüszők természetes környezetét jobban utánzó mikrokörnyezetet. A nyomozók folyamatukról és eredményeikről egy tanulmányban számolnak be, amely megjelenik Nature Communications.
Christiano és munkatársai végül műanyag öntőformákat készítettek, amelyek fél milliméter széles nyúlványokat vetítettek ki.
"A korábbi gyártási technikák nem tudtak ilyen vékony vetületeket létrehozni, ezért ezt a munkát nagyban megkönnyítették a 3D nyomtatási technológia újításai" - magyarázza Hasan Erbil Abaci első szerző.
Ezután a kutatóknak sikerült elérniük, hogy az emberi bőr növekedjen a penész körül. Az önkéntesektől összegyűjtött szőrtüszősejteket helyeztek el benne, tetejére keratintermelő sejteket adva. Végül különféle növekedési tényezők hozzáadásával serkentették a növekedést.
Ez a vizsgálat sikeres volt - legfeljebb 3 hét alatt a sejtek emberi szőrtüszőket hoztak létre, amelyek képesek voltak megkezdeni a haj növekedését.
A kutatók megjegyzik, hogy ez a folyamat még korántsem tökéletes. Mindazonáltal lehetősége van fenntartható természetes hajforrást létrehozni az átültetésre, és minden olyan ember számára biztosítja a hajat, akinek szüksége lehet rá.
„Ez [kiterjesztené] a haj helyreállításának elérhetőségét minden beteg számára - beleértve az Egyesült Államokban élő 30 millió nőt, akik hajhígulást tapasztalnak, és fiatal férfiakat, akiknek hajszálai még mindig hátrálnak. A haj helyreállítási műtétjét már nem korlátozná a donorszőrök száma ”- mondja Christiano.
A kutatók rámutatnak, hogy az emberi haj ilyen módon történő laboratóriumi termesztése szintén hasznos lehet a gyógyszerkutatásban, nagyobb szabadságot biztosítva a kutatók számára az új hajnövekedési gyógyszerek keresésére vagy tesztelésére.
"Amit megmutattunk, az az, hogy alapvetően hajfarmot hozhatunk létre: helyesen mintázott és megtervezett szőrszálakból álló rács, így visszaültethetők ugyanazon beteg fejbőrébe."
Angela Christiano, Ph.D.
Míg a kutatásban részt vevő kutatók többsége nem jelentett versengő érdekeket, Angela Christiano és Colin Jahoda pontosította, hogy ők a Rapunzel Bioscience alapítói, egy biotechnológiai vállalat, amely a haj és a bőr regeneratív terápiáiba fektet be.
