Kuinka 3D-tulostus antaa tutkijoille mahdollisuuden kasvattaa uusia ihmiskarvoja
Columbian yliopiston tutkijat ovat löytäneet tavan käyttää 3D-tulostustekniikkaa ihmisen päänahan ihon simulointiin ja siten uusien ihmisten karvojen kasvuun. He voivat sitten siirtää uudet hiukset hiustenlähtöä kokevien ihmisten päänahkaan.
Suuri määrä ihmisiä ympäri maailmaa kokee hiustenlähtöä yhdessä tai toisessa muodossa joko luonnollisista syistä tai lääkehoidon sivuvaikutuksena. Monissa näistä tapauksista - etenkin henkilöillä, joilla on luonnollinen hiustenlähtö - prosessi ei ole palautuva.
Tutkimukset ovat osoittaneet, että hiusten menetyksellä voi olla merkittävä vaikutus sekä naisten että miesten omakuvaan ja elämänlaatuun, koska useimmissa kulttuureissa on paljon merkitystä luonnollisille hiuksille.
Tästä huolimatta hiustenlähtöä sairastavien hoitovaihtoehdot voivat olla osumia ja unohtaa, ja jotkut ihmiset saattavat tarvita kohdennettuja toimenpiteitä, kuten hiustensiirtoa.
Tämä toimenpide sisältää karvatuppien siirron ihmisen kehon osasta toiseen. Uudet ja kestävämmät vaihtoehdot hiusten uudelleenkasvulle voivat kuitenkin olla nyt horisontissa.
Jotkut viimeaikaiset tutkimukset ovat keskittyneet kantasolujen käyttämiseen uusien, luonnollisten hiusten kasvattamiseen, mutta kokeissa on vedottu hiiren ihon käyttämiseen näiden solujen "istutuspaikkana".
Nyt ensimmäistä kertaa tutkijaryhmä Columbian yliopiston lääketieteellisestä keskuksesta New Yorkissa, NY, on suunnitellut menetelmän uusien hiusten kasvattamiseksi. Sen sijaan, että luotettaisiin ihoon, he käyttivät 3D-tulostusmenetelmiä.
Tutkijat selittävät, että heidän onnistunut kokeilu oli ensimmäinen useammalla kuin yhdellä tavalla. Tutkijat ovat pystyneet kasvattamaan rotan ja hiiren karvoja laboratoriossa itsenäisesti, mutta heillä on ollut vaikeuksia saavuttaa sama ihmisen karvojen kanssa.
”Rottien ja hiirten soluista kasvaa kauniita karvoja. Mutta syistä, joita emme täysin ymmärrä, ihmissolut ovat vastustuskykyisiä ”, kertoo toinen kirjoittaja Angela Christiano.
Uusien hiusten siementen istuttaminen
Christiano ja tiimi pohtivat, pystyisivätkö he stimuloimaan uusien hiusten kasvua laboratoriossa luomalla samanlaisen ympäristön kuin ihmisen hiussolut luonnollisesti.
Heidän ensimmäinen kokeilunsa oli pienten solupallojen luominen ja niiden suspendoiminen nestepisaroiden sisään. Sitten he istuttivat nämä pallot hiiriin nähdäkseen kasvavatko hiukset. Tutkijat olivat tyytymättömiä tähän lähestymistapaan, koska vaikka jotkut istutetuista soluista muodostivat uusia hiuksia, toiset eivät kehittyneet.
Seuraavaksi joukkue päätti kokeilla 3D-tulostustekniikoita selvittääkseen, voisivatko ne luoda mikroympäristön, joka matkisi tarkemmin ihmisen karvatuppien luonnollista ympäristöä. Tutkijat raportoivat prosessistaan ja tuloksistaan tutkimuksessa, joka ilmestyy Luontoviestintä.
Christiano ja hänen kollegansa päätyivät luomaan muovimuotteja, joiden ulkonevat pituudet olivat puoli millimetriä leveät.
"Aikaisemmat valmistustekniikat eivät ole pystyneet luomaan niin ohuita projektioita, joten 3D-tulostustekniikan innovaatiot helpottivat tätä työtä", kertoo ensimmäinen kirjailija Hasan Erbil Abaci.
Seuraavaksi tutkijat onnistuivat saamaan ihmisen ihon kasvamaan muotin ympärille. He sijoittivat vapaaehtoisilta keräämänsä karvatuppisolut sen sisälle lisäämällä keratiinia tuottavia soluja päälle. Lopuksi ne stimuloivat kasvua lisäämällä erilaisia kasvutekijöitä.
Tämä määritys onnistui - solut tuottivat korkeintaan 3 viikossa ihmisen karvatupet, jotka pystyivät aloittamaan hiusten kasvamisen.
Tutkijat huomauttavat, että tämä prosessi on vielä kaukana täydellisestä. Siitä huolimatta sillä on potentiaalia luoda kestävä luonnon hiusten lähde elinsiirtoja varten ja tarjota hiuksia kenelle tahansa, joka sitä tarvitsee.
"Se [laajentaisi] hiusten palauttamisen saatavuutta kaikille potilaille - mukaan lukien 30 miljoonalle naiselle Yhdysvalloissa, jotka kokevat hiusten ohenemista, ja nuorille miehille, joiden hiusrajat ovat edelleen taantumassa. Luovuttajakarvojen määrä ei enää rajoita hiusten palauttamisleikkausta ”, Christiano sanoo.
Tutkijat huomauttavat, että hiusten kasvattaminen tällä tavoin laboratoriossa voi olla hyödyllistä myös farmaseuttisessa tutkimuksessa, mikä antaa tutkijoille enemmän vapautta etsiä tai testata uusia hiusten kasvulääkkeitä.
"Olemme osoittaneet, että voimme periaatteessa luoda hiusfarmin: ruudukko hiuksia, jotka on muotoiltu oikein ja suunniteltu siten, että ne voidaan siirtää takaisin saman potilaan päänahkaan."
Tohtori Angela Christiano
Vaikka suurin osa tutkimukseen osallistuneista tutkijoista ei ilmoittanut kilpailevia etuja, Angela Christiano ja Colin Jahoda tarkensivat olevansa perustaneet Rapunzel Bioscience -biotekniikkayrityksen, joka investoi hiusten ja ihon regeneratiivisiin hoitoihin.
