Follicoli piliferi creati in laboratorio per la prima volta in un’operazione che un giorno potrebbe curare la calvizie comune. Produrre artificialmente follicoli piliferi è stato sempre molto difficile, afferma la dr.ssa Kairbaan Hodivala-Dilke della Queen Mary University di Londra, che non ha partecipato allo studio. “Diversi tipi di cellule hanno bisogno di diversi tipi di nutrienti e quando sono fuori dal corpo hanno bisogno di requisiti diversi rispetto a quando sono nel corpo”.
Follicoli piliferi creati in laboratorio: gli studi del dr. Fukuda
Tra i mammiferi, i follicoli piliferi sono tipicamente prodotti negli embrioni come risultato delle interazioni tra le cellule della pelle e il tessuto connettivo. Per comprendere meglio queste interazioni, Junji Fukuda dell’Università Nazionale di Yokohama in Giappone e i suoi colleghi hanno studiato gli organoidi dei follicoli piliferi, piccole e semplici versioni di un organo. Controllando la struttura degli organoidi, i ricercatori sono riusciti a migliorare la crescita dei follicoli piliferi.
“Abbiamo esaminato diverse condizioni, tra cui fattori di crescita, attivatori e inibitori delle vie di segnalazione e componenti essenziali del terreno di coltivazione”, spiega il dr. Fukuda.
Fig.1: Un pelo prodotto da un organoide (Credit: Yokohama National University)
Follicoli piliferi creati in laboratorio: il Matrigel
Il principale risultato dello studio è stata la scoperta che un gel di matrice extracellulare dal nome commerciale di Matrigel che ha migliorato notevolmente lo sviluppo dei follicoli piliferi in coltivazione. Infatti in questo gel sono state messe in coltivazione le cellule embrionali di topo e con la sua azione sono state riprogrammate in cellule di follicoli piliferi.
Un mese di crescita
“Se si pensa a un follicolo pilifero, al centro c’è il pelo e intorno al follicolo ci sono strati di cellule epiteliali e altre cellule specializzate”, spiega la dr.ssa Hodivala-Dilke. Il gel permette a queste cellule di crescere in laboratorio in modo da potersi arrampicare l’una sull’altra come fanno nel corpo.
I follicoli piliferi creati in laboratorio sono cresciuti per un mese, raggiungendo una lunghezza di 3 millimetri. “Questo è probabilmente legato al fatto che il ciclo pilifero dei topi è di circa un mese”, dice il dr. Fukuda.
Fig.2: Il dr. Junji Fukuda nel suo laboratorio (fotogramma tratto da CCTV News).
Follicoli piliferi creati in laboratorio: il passaggio all’uomo
Il team di ricercatori sta ora lavorando per ricreare l’esperimento utilizzando cellule umane. Secondo Hodivala-Dilke, i follicoli piliferi umani coltivati in laboratorio potrebbero un giorno curare la calvizie. “Potremmo essere in grado di prendere i capelli di una persona che ha una chioma molto folta, farli crescere in laboratorio e poi usare quei follicoli per fare un trapianto”, afferma l’esperta. Gli attuali trapianti di capelli comportano lo spostamento dei capelli da una parte del corpo a un’area diradata o calva, il che produce delle cicatrici.
“Questa scoperta non curerà la caduta dei capelli, ma pone le basi per poterlo fare”, afferma la ricercatrice.
La pubblicazione e i media
Le scoperte della squadra di ricercatori con a capo il dr. Fukuda hanno avuto molto risalto sui media grazie alla recente pubblicazione sulla rivista specializzata Science Advances dell’articolo intitolato “Reprogramming of three-dimensional microenvironments for in vitro hair follicle induction“ ossia “Riprogrammazione di microambienti tridimensionali per l’induzione in vitro di follicoli piliferi”. Sebbene i follicoli piliferi prodotti in vitro durante lo studio fossero derivati da cellule di topo, i media hanno fatto perlopiù intendere che le tecniche e i protocolli scoperti dai ricercatori potrebbero presto essere applicati a cellule di follicoli piliferi umani.
Ricordate le patatine fritte?
Qualche anno fa i media non specializzati hanno dato risalto a uno studio che individuava nelle patatine fritte una sostanza in grado addirittura di far ricrescere i capelli affetti da calvizie. Ebbene si trattava proprio degli studi iniziali del dr. Junji Fukuda della Yokohama National University in Giappone. La ricerca condotta dal laboratorio del dr. Fukuda era incentrata sulla produzione simultanea di grandi quantità di germi del follicolo pilifero. La chiave del successo, secondo Fukuda, è un particolare materiale utilizzato per la coltivazione cellulare mirata a far crescere i germi del follicolo pilifero. Questo ingrediente è noto come dimetilpolisilossano, una sostanza permeabile all’ossigeno che viene anche utilizzato come sostanza “speciale ” per dare il tipico sapore delle patatine fritte nei fast food.
Fig.3: Uno schema del processo di clonazione dei follicoli e successivo trapianto.
La cura secondo i media
Il fatto che alcune patatine fritte contengano anche questo ingrediente siliconico ha portato sui media alla ridicola correlazione tra il consumo di patatine e la crescita dei capelli. Sebbene i media abbiano in prevalenza affermato questo concetto con ironia, potrebbe esserci un motivo per essere entusiasti di questa scoperta scientifica. La ricerca di metodi per produrre in massa aggregati di cellule pilifere è in corso da molti anni. Sinora la mancanza di questi metodi ha rappresentato un ostacolo importante per lo sviluppo di un trattamento per l’uomo. Il dr. Fukuda e il suo laboratorio sembrano aver trovato una soluzione praticabile in vista di questo obiettivo.
Non solo capelli
Secondo il suo sito web, il laboratorio del dr. Fukuda si occupa di bio-microsistemi incentrati sulle applicazioni dell’elettrochimica e della micro-fabbricazione, sui sistemi di microanalisi totale, sui test basati sulle cellule e sull’ingegneria dei tessuti. La ricerca sulla coltivazione dei follicoli piliferi rientra nella categoria “ingegneria dei tessuti” e qui sotto riportiamo la sintesi del programma che illustra il metodo del laboratorio Fukuda a scopi tricologici suddiviso in Obiettivo e Risultati.
Obiettivo
“La perdita dei capelli è un disturbo comune che colpisce uomini, donne e bambini a causa dell’invecchiamento, delle malattie e dei trattamenti medici. Recenti ricerche hanno rivelato che i follicoli piliferi possono essere rigenerati fondendo due aggregati composti da cellule epiteliali e mesenchimali di derivazione cutanea embrionale e trapiantandoli per via intracutanea. In questo studio, sono stati impiegati approcci di micro-fabbricazione per la preparazione in un solo passaggio di un gran numero di aggregati di cellule epiteliali e mesenchimali con diametro e spaziatura uniformi.”
Fig.4: La struttura del demetilpolisilossano che è l’additivo alimentare E900.
Follicoli piliferi creati in laboratorio: sintesi dei risultati
“Nella maggior parte degli studi precedenti, gli aggregati di cellule epiteliali e mesenchimali sono stati preparati separatamente e poi fusi per creare un follicolo pilifero da trapiantare. In questo studio, i due tipi di cellule sono stati seminati come sospensione cellulare mista nella coltivazione in polidimetilsilossano. Sebbene queste cellule abbiano formato dopo 3 giorni singoli aggregati nei pozzetti di coltivazione, ogni tipo di cellula era spazialmente separato negli aggregati. Questa separazione spontanea di due tipi di cellule ha facilitato la preparazione di un gran numero di aggregati cellulari. I follicoli piliferi sono stati rigenerati dal sito trapiantato dopo 18 giorni dal trapianto. I follicoli piliferi rigenerati hanno anche mostrato il ciclo pilifero attraverso il riordinamento delle cellule staminali follicolari.”
Una breve intervista
Ecco una serie di domande e risposte con il dr. Junji Fukuda per sapere cosa c’è di nuovo nella sua ricerca sulla clonazione dei follicoli piliferi.
Intervistatore: La clonazione del follicolo pilifero è un argomento piuttosto nuovo nel mondo dell’ingegneria tissutale. Cosa ha spinto lei e il suo laboratorio a ricercare la formazione del germe del follicolo pilifero?
Fukuda: La calvizie è comune anche in Giappone e ci sono molte persone ossessionate dalla perdita dei capelli. Abbiamo letto un bel lavoro che dimostrava che i germi dei follicoli piliferi generavano efficacemente capelli quando venivano trapiantati. Ma le procedure utilizzate in questo lavoro sembrano molto laboriose e quasi impossibili da applicare per il trattamento sull’uomo, perché sono necessarie almeno alcune migliaia di germi per un singolo paziente.
Fig.7: Il dottor Tsuji. (Credits: Bdr RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research).
Intervistatore: Qual è il prossimo passo che lei e i suoi colleghi state compiendo per approfondire la ricerca sui follicoli piliferi?
Fukuda: Lo studio è stato condotto con cellule di topo. Il nostro prossimo passo sarà quello di dimostrare la stessa cosa con cellule derivate da follicoli dei capelli umani. Ora siamo in stretto contatto con una clinica di trapianti di capelli e ogni settimana possiamo ricevere parecchi follicoli piliferi umani per la nostra ricerca.
Intervistatore: Infine, avete riscontrato l’interesse di qualche azienda per sviluppare la vostra tecnologia sugli esseri umani?
Fukuda: Sì. Alcune aziende mi hanno contattato e abbiamo già avviato alcune collaborazioni.
Commento
È interessante notare che la ricerca del 2012 a cui il dr. Fukuda ha fatto riferimento nella sua prima risposta ha come autore Takashi Tsuji, uno dei ricercatori preferiti da chi segue la ricerca sui capelli e la calvizie. Fukuda ha rimarcato che il metodo utilizzato da Tsuji sembra essere molto laborioso e quasi impossibile da utilizzare sugli esseri umani. Nel frattempo Tsuji ha sviluppato un metodo superiore rispetto a quello iniziale, quindi i due metodi andrebbero confrontati. Il laboratorio di Fukuda tuttavia ha sviluppato un metodo per produrre in modo efficiente i germi del follicolo pilifero nella scala di cui abbiamo bisogno, ossia a migliaia. Per l’inevitabile domanda “quando?”, ci vorranno presumibilmente un paio d’anni prima di vedere il lavoro di Fukuda applicato all’uomo. Faremo in modo di tenervi aggiornati sui progressi.
Articolo liberamente tratto, tradotto e adattato da New Scientist e da Follicle Thought.
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