JMT日本干细胞中心-探索导致白发和脱发的干细胞

人类的毛发，是从头皮内部的毛乳头获得养分的毛母细胞反复细胞分裂生成的，毛发在皮肤表面生长。
头发着色是由于毛根的色素细胞的作用。开始分裂后的毛母细胞没有色素，通过吸收色素细胞（黑色素）生成的黑色素着色。此时如果没有着色的话，就会长白发。
据说日本人平均有10万根头发。长出来的头发在3~5年内达到寿命并脱发。然后经过几个月的准备期间，又在同一个地方开始生长头发。
在这个周期中，在毛发开始生长的时期，色素细胞开始活性化，从而使头发着色。



发现色素细胞的来源色素干细胞

西村荣美教授一边着眼于白发、脱毛等衰老现象和干细胞的关联，一边致力于查明衰老的机理。2002年，成功地在世界上首次鉴别出色素细胞的原色素干细胞，并在美国科学杂志《Nature》上刊登了论文。
干细胞是兼备未分化状态下进一步自我更新的“自我复制能力”和生成分化细胞的“分化能力”的细胞，控制着组织的新陈代谢（细胞的更换）、恒常性的维持、再生。近年来成为话题的新型万能细胞（iPS细胞）也是在试验管内同样具有自我复制能力的人工干细胞。
许多组织器官具有分层结构，干细胞位于顶点，并且在产生成熟色素细胞结构的上游也存在干细胞。 但是，直到西村教授和其他人找到它之前，该部位一直是一个谜。“在毛囊的底部有成熟的色素细胞，构成了色素并着色。作为其根源的色素干细胞，不是在毛囊根部，而是存在于离色素细胞稍远的隆突区”
干细胞并不是在任何地方都能存在，只有最佳的微环境（龛）齐备的生态适当的地方才能维持其存在。
“如果具有分化成各种细胞能力的干细胞比作婴儿的话，最适合让它沉睡的龛就被比作摇篮。因此，色素干细胞的龛在隆突区。在老鼠实验中，发现由于放射线等基因组压力和年龄的增长造成DNA损伤，色素干细胞不自我复制而是分化。因为从龛开始色素干细胞就枯竭了，所以变成了白发”



与白发和脱发有关的17型胶原蛋白的重要性



西村教授在鉴别出色素干细胞后，致力于查明色素干细胞无法维持的机理。
除了色素干细胞本身出了什么问题而导致的白发之外，实际上，龛方面的问题也会导致白发。而且，色素干细胞的龛是紧挨着的另一种干细胞，即制造毛发的毛囊干细胞。毛囊干细胞制造的17型胶原蛋白通过名为TGF-β的细胞因子对色素干细胞产生影响，促进维持色素干细胞的未分化和休眠状态，有助于干细胞的自我维持。
“毛囊干细胞和色素干细胞都是如果没有17型胶原蛋白，就无法维持未分化状态而分化。那样的话，因为干细胞自身会枯竭，所以其后代细胞不能增加生成毛和色素的细胞。脱发和白发都在恶化。但是，17型胶原蛋白只在毛囊干细胞中生成，色素干细胞无法生成。即使是17型胶原蛋白缺损的情况下，如果把17型胶原蛋白放回毛囊干细胞的话，也不会变成白发和脱发”
近年来干细胞研究的发展表明，干细胞和周围的微环境之间存在相互作用。这次，发现毛囊干细胞作为色素干细胞的龛细胞发挥了作用，这在理解其他组织干细胞系统上也有很大的意义。实际上显示，作为造血干细胞的龛工作的细胞，在试验管内具有生成骨芽细胞和脂肪细胞的“多功能性”，暗示干细胞之间的相互作用在其他组织中也存在。


扩展医疗可能性的最新干细胞医学

虽然最近流行含胶原蛋白的食品和饮料，但17型胶原蛋白是贯穿毛囊干细胞膜发挥功能的独特胶原蛋白。如果知道了这种发现控制的机理，也许可以帮助消除人类长年烦恼的白发和脱发。但是，西村教授的研究，不仅仅是白发、脱毛。由此，研究领域也将扩大到再生医疗和癌症的结构阐明。
“衰老后各种机能就会下降，容易患各种疾病，这是为什么呢？我们从包括龛在内的干细胞的角度来进行研究。特别是对于越是高龄发病频度越显著增加的癌症，我们要研究干细胞系统中的癌是如何产生的。在人的癌症中，由于预后不好而被人熟知的恶性黑色素瘤（黑色素瘤）备受瞩目。黑色素瘤和对放疗和化疗有抵抗力的癌干细胞有着同样的特征，所以我想阐明色素干细胞获得癌干细胞性质的机理”


内容源于日本网站，参考链接：https://www.tmd.ac.jp/files/topics/53478_ext_07_2.pdf