Πώς το δέρμα αναπτύσσει θυλάκους και τελικά φυτρώνουν μαλλιά; Μια μελέτη από το πανεπιστήμιο της νότιας Καλιφόρνια (USC) που δημοσιεύθηκε στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών (PNAS) των ΗΠΑ, αντιμετωπίζει αυτό το ζήτημα, χρησιμοποιώντας ιδέες προερχόμενες από τα οργανοειδή, τρισδιάστατες αθροίσεις κυττάρων που έχουν υποτυπώδη δομή δέρματος αλλά και λειτουργία δέρματος, όπως είναι η ικανότητα της ανάπτυξης μαλλιών.
Στη μελέτη, πρώτος συγγραφέας είναι ο Mingxing Lei, μεταδιδακτορικός υπότροφος στο εργαστήριο βλαστοκυττάρων του USC υπό τον Cheng-Ming Chuong. Η διεθνής ομάδα επιστημόνων ξεκίνησε με διαχωρισμένα κύτταρα δέρματος από ένα νεογέννητο ποντίκι . Ο Lei, στη συνέχεια, κατέγραψε συναρτήσει του χρόνου τα κύτταρα για να αναλύσει τη συλλογική συμπεριφορά τους. Παρατηρήθηκε ότι τα κύτταρα αυτά που σχηματίζουν οργανοειδή ακολουθούν έξι διακριτές φάσεις: 1) διαχωρισμός κυττάρων 2) συσσωμάτωση κυττάρων 3) δημιουργία κύστεων 4) συγχώνευση κύστεων 5) σχηματισμός δέρματος κατά στρώσεις και 6) εμφάνιση θυλάκων τριχών, οι οποίοι παράγουν εύρωστα μαλλιά αφού μεταμοσχευθούν σε έναν ποντικό λήπτη. Αντίθετα, διαχωρισμένα κύτταρα του δέρματος από ενήλικο ποντίκι έφτασαν μόνον στη φάση 2, της συσσωμάτωσης, πριν παρουσιάσουν στασιμότητα στην ανάπτυξή τους και χωρίς να μπορέσουν να παράξουν μαλλιά.
Για πληρέστερη κατανόηση, οι επιστήμονες ανέλυσαν τα μοριακά γεγονότα και τις φυσικές διεργασίες που οδήγησαν σε επιτυχή σχηματισμό οργανοειδούς με τα κύτταρα νεογέννητου ποντικού. «Χρησιμοποιήσαμε ένα συνδυασμό βιοπληροφορικής και μοριακών προβολών,» είπε ο Lei. Σε διάφορα χρονικά σημεία, παρατήρησαν αυξημένη δραστηριότητα σε γονίδια που σχετίζονται με το κολλαγόνο, την ινσουλίνη, το σχηματισμό κυτταρικών στρωμάτων, την πρόσφυση, τον θάνατο ή τη διαφοροποίηση των κυττάρων καθώς και πολλές άλλες διαδικασίες. Εκτός από τον καθορισμό του ποια γονίδια ήταν ενεργά και πότε, οι επιστήμονες προσδιόρισαν επίσης πότε έλαβε χώρα κάθε δραστηριότητα στο οργανοειδές. Στη συνέχεια, απέκλεισαν την έκφραση συγκεκριμένων γονιδίων για να επιβεβαιώσουν τον ρόλο τους στην ανάπτυξη οργανοειδούς.
Με προσεκτική μελέτη αυτών των αναπτυξιακών διαδικασιών, οι επιστήμονες σχημάτισαν έναν οδηγό του πώς να καθοδηγούνται μεμονωμένα κύτταρα του δέρματος να αυτο-οργανωθούν σε οργανοειδή που μπορούν να παράγουν μαλλιά. Στη συνέχεια εφάρμοσαν αυτές τις οδηγίες στα στάσιμα οργανοειδή που προέρχονταν από δερματικά κύτταρα ενήλικου ποντικού. Με την παροχή των κατάλληλων μοριακών και γενετικών ερεθισμάτων και με την ορθή σειρά, ήταν σε θέση να διεγείρουν αυτά τα ενήλικα οργανοειδή να συνεχίσουν την ανάπτυξή τους και τελικά να παράγουν μαλλιά. Στο μέλλον, αυτή η εργασία μπορεί να εμπνεύσει μια στρατηγική για την τόνωση της ανάπτυξης των μαλλιών σε ασθενείς με αλωπεκία (φαλάκρα).