Рождение волоса в четырёх измерениях: учёные создали уникальную карту развития фолликула

Ученые из медицинского университета Джонса Хопкинса разработали технологию, которая позволяет восстановить в трех измерениях процесс формирования сотен волосяных фолликулов, а затем добавить к пространственной картине четвертое измерение — время. В результате исследователи получили своеобразную молекулярную «стоп-моушен-анимацию» развития органа.

Результаты исследования опубликованы в научном журнале Cell. Работа финансировалась Национальными институтами здравоохранения США (NIH).

Волосяные фолликулы — самые маленькие и многочисленные органы человеческого тела, однако формируются они по тем же фундаментальным принципам, что и другие органы. Поэтому новая технология может помочь ученым понять, как нарушения процесса развития приводят к врожденным заболеваниям и другим патологиям.

Для создания четырехмерной карты исследователи разработали метод 3D DNase-Enhanced Expression Profiling (3DEEP). Он позволяет исследовать достаточно крупные фрагменты ткани и одновременно определить расположение миллионов молекул РНК, связанных с активностью генов. После этого ученые определили типы клеток, рассчитали молекулярный «возраст» каждого фолликула и расположили их от самых молодых к самым зрелым. Так отдельные трехмерные снимки превратились в последовательную картину развития органа.

Исследователи выделили несколько основных этапов. Сначала клетки-предшественники организуются в пространстве и формируют ось будущего фолликула. Затем они превращаются в различные специализированные типы клеток. На заключительной стадии эти клетки растут и перестраиваются, формируя зрелый фолликул, способный производить волос.

Ученые также сравнили нормальных мышей с животными, у которых отсутствует ген Foxn1, необходимый для роста волос. Оказалось, что у лысых мышей развитие фолликулов задерживается. Их клетки способны делиться даже активнее, чем у обычных животных, однако хуже созревают и своевременно приобретают необходимые функции.

По словам исследователей, мутация Foxn1 нарушает взаимодействие между клетками и временную координацию их развития. В результате формирующийся волосяной фолликул разрушается еще до того, как успевает начать производить волос.

Авторы считают, что разработанный метод в дальнейшем можно использовать не только для изучения механизмов выпадения волос, но и для исследования развития других органов, врожденных заболеваний и даже процессов формирования опухолей.