皮肤如何发育出毛囊并最终发芽?发表在美国国家科学院院刊(PNAS)上的USC主导研究使用从类器官收集的见解来解决这个问题，这些细胞具有基本的皮肤结构和功能 - 包括生长头发的能力。

在这项研究中，第一作者，Ming-Ming Chuong的USC干细胞实验室的博士后学者，以及一个国际科学家团队开始研究新生鼠的分离皮肤细胞。雷随后拍摄了数百部电影，以分析集体细胞的行为。他们观察到这些细胞通过六个不同的阶段转变形成类器官：1)解离的细胞;2)聚集细胞;3)囊肿;4)聚集的囊肿;5)分层皮肤;6)具有毛囊的皮肤，其在移植到宿主鼠背上后强有力地产生毛发。

相反，来自成年小鼠的解离的皮肤细胞仅在其发育停滞并且未能产生毛发之前达到阶段2-聚集。

为了理解发挥作用的力量，科学家们分析了推动新生小鼠细胞成功形成器官的分子事件和物理过程。

“我们使用了生物信息学和分子筛选的组合，健康科学园区的核心设施促进了我的分析，”雷说。

在不同的时间点，他们观察到与蛋白质胶原蛋白相关的基因活性增加;血糖调节激素胰岛素;细胞片的形成;细胞的粘附，死亡或分化;和许多其他过程。除了确定哪些基因是活跃的以及何时，科学家们还确定了这种活动发生在器官中的哪个位置。接下来，他们阻断了特定基因的活性，以确认它们在器官发育中的作用。

通过仔细研究这些发育过程，科学家获得了一个分子“如何”指导，以驱动个体皮肤细胞自我组织成可产生头发的类器官。然后，他们应用这种“如何”指导来自成年小鼠皮肤细胞的停滞的类器官。通过以适当的顺序提供正确的分子和遗传线索，它们能够刺激这些成体类器官继续发育并最终产生毛发。事实上，成人类器官产生的头发比新生儿类器官多40% - 这是一项重大改进。

“正常情况下，许多老年人不能很好地长出头发，因为成年细胞逐渐丧失其再生能力，”USC干细胞首席研究员，南加州大学凯克医学院病理学教授，资深作者Chuong说。“通过我们的新发现，我们能够使成年小鼠细胞再次产生头发。在未来，这项工作可以激发一种刺激头发生长的策略，从秃秃到秃顶的病人。“