Каким образом в коже образуются волосяные фолликулы, и как из них вырастают волосы? Интернациональная группа специалистов под руководством сотрудников Университета Южной Калифорнии (University of Southern California) исследовала этот процесс с помощью органоидов, трехмерных клеточных структур, моделирующих структуру и функции кожи – в том числе функцию выращивания волос. В ходе опытов использовались клетки, взятые у новорожденной и у взрослой мышей.

Авторы работы начали с разобщенных клеток кожи только что родившегося мышонка. Ученые засняли то, каким образом вели себя клетки, и при анализе видео выделили шесть основных фаз, которые эти клетки проходили, чтобы сформировать органоид. Сперва это были просто отдельные клетки, затем они скапливались вместе, создавали кисты, эти кисты, в свою очередь, также соединялись. На следующей фазе создавалась слоистая структура, и в конечном итоге в ней образовывались фолликулы, из которых после трансплантации получившейся кожи выросли волосы. Клетки кожи взрослых мышей останавливались на второй фазе – скапливании вместе. Чтобы понять, в чем разница, исследователи изучили молекулярные и физические процессы, происходившие в клетках.

На различных стадиях, как показал анализ, менялась экспрессия генов, связанных с выработкой коллагена, инсулина, формированием клеточных слоев и другими процессами. Ученые определили не только то, какие гены были активны и когда, но и где именно в органоиде они располагались. Чтобы проверить роль определенных генов, специалисты блокировали их активность. Таким образом они выработали «молекулярную инструкцию» для одиночных клеток кожи, которая фактически являлась алгоритмом создания органоидов, способных к выращиванию волос. Затем эту инструкцию применили на культуре клеток кожи взрослой мыши. На этот раз вторая фаза была пройдена, и на коже выросли волосы – примерно 40% от количества, которое образовалось бы на коже новорожденной мыши. Это значительное улучшение, заявили ученые, и открытие в будущем может помочь бороться с такими состояниями, как облысение (алопеция).