Abstract
Der Haarfollikel ist ein Hautintegument an der Grenze zwischen einem Organismus und seiner unmittelbaren Umgebung. Die biologische Rolle des menschlichen Haarfollikels hat etwas von seiner angestammten Bedeutung verloren. Eine eingehende Untersuchung dieses Miniorgans zeigt jedoch verborgene Komplexität mit großem Forschungspotenzial. Eine wesentliche Überlegung im Umgang mit der Humanforschung ist das Bewusstsein für mögliche Schäden und damit die absolute Notwendigkeit, nicht zu schaden — eine Regel, die treffend mit dem lateinischen Begriff „primum non nocere“ (zuerst keinen Schaden anrichten) bezeichnet wird. Der gezupfte Haarschaft bietet solche Vorteile. Die Verwendung von Stammzellen in Haarfollikelzellen gewinnt auf dem Gebiet der regenerativen Medizin an Dynamik. Darüber hinaus umfassen aktuelle diagnostische und klinische Anwendungen von gezupften Haarfollikeln ihre Verwendung als autologe und / oder dreidimensionale epidermale Äquivalente sowie ihre Verwendung als Ersatzgewebe in pharmakokinetischen und pharmakodynamischen Studien. Folglich kann der Einsatz nichtinvasiver diagnostischer Verfahren an Haarfollikelschäften, die sich als molekulares Ersatzmodell für innere Organe im einzelnen Patienten für ein Spektrum menschlicher Krankheitszustände darstellen, möglicherweise in naher Zukunft Realität werden.
1. Einleitung
Der Haarfollikel ist ein Hautintegument an der Grenze zwischen einem Organismus und seiner unmittelbaren Umgebung. Es ist der evolutionäre Verwandte von Schuppen, Federn und Nägeln, Integumenten, die eine wesentliche Rolle beim Überleben von Organismen gespielt haben . Die biologische Rolle des menschlichen Haarfollikels hat etwas von seiner angestammten Bedeutung verloren; Eine eingehende Untersuchung dieses Miniorgans zeigt jedoch verborgene Komplexität mit großem Forschungspotenzial. Die Autoren Paus und Foitzik beschreiben, dass der Haarfollikel eine einzigartige Säugetiercharakteristik mit einem stammzellreichen, prototypischen neuroektodermal-mesodermalen Interaktionssystem aufweist. Es wird als Säugetierorgan beschrieben, das zyklische Transformationen von Stadien schnellen Wachstums (Anagen) zu Apoptose-gesteuerter Regression (Katagen) und zurück zu Anagen durchläuft, über eine eingestreute Periode relativer Ruhe (Telogen), die während der gesamten Lebenszeit des Tieres anhält .
Dieses Miniorgan wurde sowohl in vitro als auch in vivo an Tieren und Menschen untersucht. Jeder Ansatz hat Vor- und Nachteile, aber es besteht kein Zweifel, dass die Forschung am Menschen, die minimale Interferenzen zulässt, hochrelevante Ergebnisse liefert. Eine wesentliche Überlegung im Umgang mit der Humanforschung ist das Bewusstsein für mögliche Schäden und damit die absolute Notwendigkeit, einer Regel, die mit dem lateinischen Begriff „primum non nocere“ (zuerst keinen Schaden anrichten) treffend bezeichnet wird, keinen Schaden zuzufügen. Der gezupfte Haarschaft bietet solche Vorteile.
Haarschäfte sind häufig, klein und leicht zugänglich, ohne dass die an der Forschung beteiligte Person größere Beschwerden hat. Haarschäfte stellen menschliches Gewebe dar, das über verschiedene Zeitpunkte abgetastet werden kann. Dieses Miniorgan hat sowohl neuroektodermalen als auch mesodermalen Ursprung und fungiert als Stammzellquelle. Dieses Papier wird sich hauptsächlich auf die Verwendung des gezupften Haarschafts für die humanmedizinische Forschung und sein aufkommendes Potenzial konzentrieren.
2. Anatomie und Integrität des gezupften Haarschafts
Der intakte Haarfollikel (siehe Abbildung 1) kann aus histologischer Sicht einfach als winziger Cluster einheitlicher Epithelzellen beschrieben werden, der an eine ähnlich große Aggregation einheitlicher Mesenchymzellen angrenzt. Es ist ein Organ, das aus fünf oder sechs konzentrischen Zylindern besteht, von denen jeder aus Zellen eines bestimmten Typs besteht, die ihren eigenen charakteristischen Satz von Proteinen synthetisieren . Eine detaillierte Biologie des intakten Haarfollikels finden Sie in dem von Paus und Cotsarelis veröffentlichten Artikel .
Grafische Darstellung eines typischen Haarfollikels, Darstellung der Regionen, die die Follikelerzeugung und -differenzierung ermöglichen, zusammen mit der dermalen Papille und der Follikelmatrix.
Die Gewinnung eines intakten Haarfollikels ist nur durch eine Hautbiopsie möglich. Dieses invasive Verfahren schränkt die Verfügbarkeit ein, hauptsächlich auf Gewebe, das während anderer chirurgischer Eingriffe erhalten wurde, wie z. B. Hautüberschuss, der während einer Facelift-Operation erhalten wurde, und Proben, die während einer Haartransplantation erhalten wurden. Das Zupfen von Haarschäften ist eine alternative, weniger invasive Technik. Es stellt sich jedoch die Frage, wie viele Zellen mit der Entwurzelung des Follikels kommen und welche Arten von Zellen mit einer solchen Methode abgehen.
Obwohl der gezupfte Haarschaft in seiner zellulären Menge und Komplexität einem intakten Haarfollikel, wie er durch eine Biopsie gewonnen wird, deutlich unterlegen ist, trägt er eine ausreichende Zellmasse, um detaillierte wissenschaftliche Untersuchungen zu ermöglichen. Moll nutzte den gezupften Haarfollikel, um Regionen mit dem größten Wachstumspotenzial in Kultur zu identifizieren sowie Genexpression und Proteinanalysen in den verschiedenen Segmenten der gezupften Follikel zu analysieren .Beim Vergleich von Hämatoxylin- und Eosin-gefärbten Haarfollikeln aus Hautbiopsien und aus gezupften Haaren mittels Lichtmikroskopie zeigten Gho und Kollegen, dass die meisten Epithelstrukturen aus dem Haarfollikel an den gezupften Haaren haften bleiben . Die Aufrechterhaltung der Integrität des äußeren Wurzelblattes nach dem Haarzupfen ist ein mögliches Ergebnis und wurde von Limat und Kollegen dokumentiert . Das Zupfen von Haarfollikeln ermöglicht die Untersuchung von Pigmentzellen, ein Ansatz, der in den 1950er Jahren von Barnicot und Kollegen verfolgt wurde, die zu den ersten gehörten, die den gezupften Haarschaft unter Elektronenmikroskopie untersuchten . Menschliche Anagen-Kopfhaut-Haarzwiebeln wurden lichtmikroskopisch untersucht, um die anatomischen Auswirkungen des mechanischen Zupfens zu untersuchen . Interessanterweise zeigte die Studie, dass Anagen-Haarzwiebeln in reproduzierbaren Mustern abreißen . Neben dem „typischen“ Bruch, der die dermale Papille konisch umgibt, beschreiben die Autoren vier weitere Bruchformen : (1) Ruptur der Haare um das obere Drittel der Papille, was zu dysplastischen Anagenhaaren des Trichogramms führt, (2) Ruptur der Haare weit über der dermalen Papille, was zu „gebrochenen“ Anagenhaaren führt, (3) vollständige Entfernung des proximalen Follikelepithels mit Entfernung der dermalen Papille, was zu sogenannten Papillenhaaren des Trichogramms führt ;(4)Der andere Effekt des Zupfens auf den Haarfollikel ist die Veränderung der Mesenchymscheide, was zu Blutungen und Ödemen führt, die das Volumen sowohl der dermalen als auch der papille und das darunter liegende „Papillenkissen“ von Pinkus.
Die von Bassukas und Horstein beschriebenen Brucharten sind möglicherweise entweder auf ungeeignete Zupftechniken oder auf die unterschiedlichen Subphasen des Anagenstadiums zurückzuführen . Ein System zur Inszenierung von gezupften Haarschäften wurde von Camidge und Kollegen in ihrer Arbeit über die Verwendung von gezupften menschlichen Haaren als Gewebe beschrieben, das zur Beurteilung der pharmakodynamischen Endpunkte während der Arzneimittelentwicklung verwendet werden kann Studien . Die Haare wurden lichtmikroskopisch untersucht, um die Kernfärbung in Bezug auf ihre Anwesenheit / Abwesenheit, den Ort der Färbung und das Stadium der Haare zu bewerten . Jedes Haar mit einer sichtbaren Zwiebel und Wurzelhülle wurde fotografiert und inszeniert (0, 1, 2 oder 3), gemäß einem maßgeschneiderten System, das auf dem Abstand des unteren Randes der Hülle von der Basis der Zwiebel basiert .
Stufe 0 wurde definiert als Mantel, der den Kolben umfasst, Stufe 1 < 150 µm, Stufe 2 = 150-699 µm und Stufe 3 > 700 µm. Haare ohne sichtbare Zwiebeln und Scheiden, die zuvor bei der ersten Augenuntersuchung nicht ausgeschlossen worden waren, wurden verworfen .
Die oben beschriebenen Studien haben die Grundlage für eine reproduzierbare wissenschaftliche Klassifizierung von gezupften Haarfollikeln gelegt, angesichts der möglichen vielfältigen Auswirkungen des Zupfens auf die Histologie des untersuchten Gewebes.
3. Stammzellen und gezupfte Haarschäfte
Die Epidermis beherbergt zwei Stammzellrepositorien, eines in der Basalschicht der interfollikulären Epidermis und das andere im Haarfollikel. Die Verwendung von Stammzellen in Haarfollikelzellen gewinnt auf dem Gebiet der regenerativen Medizin an Dynamik. Dies hat die Notwendigkeit geschaffen, die genaue Stelle im Haarfollikel zu identifizieren und einfache Methoden zu entwerfen, um auf solche Zellen zuzugreifen, wie beispielsweise aus gezupften Haarfollikeln, die leicht verfügbar sind.
Moll führte Studien zur Lokalisierung von koloniebildenden Zellen in menschlichen Haarschäften durch . Die Forscher verwendeten anagen Kopfhaut gezupfte Haare, um das Vorhandensein eines intakten äußeren Wurzelblattes sowie das proliferative Potenzial der verschiedenen Keratinozyten zu bestätigen . Um eine Lokalisierung zu erreichen, wurden fünf Segmente der äußeren Wurzelhülle (ORS), B1, B2, B3-1, B3-2 und B4, mittels Mikrodissektion abgegrenzt. Es wurde festgestellt, dass die Fähigkeit zur Koloniebildung hauptsächlich im Zwischenteil (B2) und in der unteren Hälfte des Mittelteils (B3-1) ausgeprägt war . Die längste In-vitro-Lebensdauer wurde im Fragment B3-2 und die kürzeste im Fragment B1 (Bulb) gefunden. Da die Zellen mit hoher koloniebildender Fähigkeit, die in den unteren zentralen Teilen der ORS-Keratinozyten lokalisiert sind, normalerweise durch Zupfen entfernt werden, kommentieren die Autoren, dass sie daher möglicherweise keine Stammzellen darstellen, sondern Zellen, die für das Haarwachstum während eines einzelnen Zyklus wichtig sind . Zellen mit langer Lebensdauer wurden in zentralen Teilen der äußeren Wurzelscheide in der Nähe des Ausbuchtungsbereichs lokalisiert, während Zellen mit langer Lebensdauer, die auch in gezupften Haarfollikeln enthalten sind, eine unmittelbare Nachkommenschaft von Stammzellen sein könnten, die im Ausbuchtungsbereich abgesondert würden .
Gho und Kollegen untersuchten und bestätigten das Vorhandensein von Stammzellen in gezupften anagenen Haarfollikeln aus dem Okzipitalbereich der Kopfhaut . Dies wurde durch Testen auf Cytokeratin erreicht 19, ein Marker, der von Michel et al. positiv für Stammzellen zu sein; Sie lokalisierten indirekt diese Zellen . Es wurde auch argumentiert, dass, da Stammzellen Schutz gegen apoptotischen Haarzyklus benötigten, die Untersuchung des Apoptose-unterdrückenden Bcl-2-Proteins zusammen mit dem Fehlen des Apoptose-fördernden Bax eine weitere zuverlässige Methode wäre, mit der die Forscher nach dem Vorhandensein von Stammzellen suchen könnten .Eine weitere zuverlässige Methode zur Identifizierung von Keratinozyten-Stammzellen macht sich die Tatsache zunutze, dass diese Zellen normalerweise langsam zyklisch sind und daher experimentell als „Label-Retaining Cells“ (LRCs) identifiziert werden können . Bei diesem Ansatz markiert man alle Zellen im Epithel durch eine wiederholte oder kontinuierliche Zufuhr von tritiiertem Thymidin, gefolgt von einer langen Verfolgungsperiode, während der die Markierung von allen zyklischen, transitverstärkenden (TA) Zellen verloren geht, so dass nur Zellen, die langsam zyklisieren (die Stammzellen), die Markierung behalten können . Langsam zyklische Zellen des Haarfollikels wurden von Taylor und Kollegen ausschließlich auf einen zuvor ignorierten Bereich beschränkt, der als Ausbuchtung bezeichnet wurde, wobei dieser Teil der äußeren Wurzelscheide den tiefsten Punkt des oberen, permanenten Teils des Follikels sowie die Befestigungsstelle des Arrector Pili-Muskels markiert.
Yamauchi und Kurosaka untersuchten das Vorhandensein von Stammzellen im Ausbuchtungsbereich von gezupften Haarfollikeln aus der Kopfhaut . Die Forscher konzentrierten sich auf das Vorhandensein von Glykogensynthase-Kinase-3 (GSK-3), einem Protein, das bei Hemmung die β-Cateninspiegel erhöht, die direkt an der Morphogenese der Haarfollikel und der Stammzelldifferenzierung beteiligt sind . Das Vorhandensein von GSK-3 in dieser Region wurde durch die Suche nach seiner genetischen Expression durch RT-qPCR und durch Western-Blotting mit einem GSK-3 beta-spezifischen Antikörper, Y174, bestätigt . Sasahara et al. nachgewiesene Stammzellen im Ausbuchtungsbereich durch das Vorhandensein der CD34-Expression, die zusammen mit anderen Stammzell-Biomarkergenen wie CD200, Sox2 und NANOG ein Stammzell-Biomarker ist . Morphologie und Expression von Keratinfamiliengenen in Ausbuchtungen abgeleiteten Follikeln (BDKs) vor und nach der Differenzierungsinduktion mit Calciumchlorid ähnelten denen von epidermalen Keratinozyten, die aus Hautbiopsien (NHEKs) gewonnen wurden . Sie zeigten auch, dass BDKs gegenüber Differenzierung refraktärer waren als epidermale Keratinozyten, die aus Hautbiopsien gewonnen wurden .
3.1. Aus menschlichen Follikeln gewonnene Keratinozyten
Yoshikawa et al. untersuchte die Hochregulation von Genen, die an der Keratinozytendifferenzierung beteiligt sind, insbesondere das neue Markergen ID2 . Sie erreichten dies, indem sie Kontaktsensibilisatoren in kultivierten Keratinozyten verwendeten, die aus der Ausbuchtung von gezupften Haarfollikeln stammen, die auch als Ausbuchtungs-abgeleitete Keratinozyten (BDKs) bekannt sind . Ihre Technik war eine effiziente und einfache Methode zur Etablierung von Stämmen menschlicher BDKs ohne den Einsatz invasiver Hautbiopsien . BDKs zeigten primäre Reaktionen auf Sensibilisatoren, begleitet von der Hochregulation der Gene, die die Keratinozytendifferenzierung orchestrieren, einschließlich des ID2-Gens und des NRF2-vermittelten Signalwegs . BDKs wurden individuell ohne invasive Biopsien etabliert, möglicherweise zu einem leistungsfähigen Werkzeug bei der Bewertung von Spender-zu-Spender-Variationen der Sensibilisatoren .
3.2. Stammzell-Reprogrammierung aus gezupftem Haarschaft
Die Reprogrammierung somatischer Zellen in induzierte pluripotente Stammzellen (iPS) kann durch erzwungene Expression spezifischer Transkriptionsfaktoren, insbesondere der Kombination von Oct4, Sox2, Klf4 und c-Myc (OSKM), erreicht werden . Diese programmierten Zellen ähneln embryonalen Stammzellen und zeichnen sich durch das unbegrenzte Selbsterneuerungspotential und die Fähigkeit aus, sich in jeden Zelltyp zu differenzieren . Die Technik zur Erzeugung von iPS-Zellen hat das Gebiet der Untersuchung der molekularen Mechanismen der zellulären Pluripotenz revolutioniert und die Erzeugung patientenspezifischer Zellen für die Zellersatztherapie erleichtert . Ethische und Wirtsabstoßungsprobleme, die häufig mit der ES-Zelltechnologie verbunden sind, wurden reduziert, was großes Interesse und Versprechen für zukünftige klinische Anwendungen hervorruft . Die Umprogrammierung ist langsam und ineffizient, und das volle Ausmaß, ob iPS-Zellen ES-Zellen in jeder Hinsicht ersetzen können, wird noch diskutiert, und eine teilweise Umprogrammierung oder „Über-Umprogrammierung“ stellt Herausforderungen dar .Keratinozyten-abgeleitete iPS (KiPS) -Zellen können aus winzigen Mengen biologischer Probe einschließlich gezupfter Haare hergestellt werden. Eine große Anzahl von Keratinozyten wurde erfolgreich aus gezupften Haaren kultiviert . Ein einzelnes Haar, das einer 30-jährigen Frau gezupft wurde, wurde von Aasen et al. um Keratinozyten induzierte pluripotente Stammzellen zu erzeugen . Ein experimentelles Modell zur Untersuchung der Grundlagen der zellulären Reprogrammierung und möglicher Vorteile der Verwendung von Keratinozyten zur Erzeugung patientenspezifischer iPS-Zellen wird beschrieben . Aasen und Belmonte beschreiben eine Methode, die gezupfte Haare oder Keratinozyten verwendet, und geben an, dass das direkte Zupfen von Haaren hauptsächlich transitverstärkende Zellen mit Kurzzeitkulturpotential isoliert .Stammzellen aus gezupften Haarfollikeln wurden erfolgreich in zwei sehr wichtige und relativ unzugängliche Gewebe, Nervenzellen und Herzzellen, umprogrammiert . Die Reprogrammierung wurde unter Verwendung eines einzelnen polycistronisch exzidierbaren lentiviralen Vektors erreicht . In: Novak et al. zeigte, dass alle Kolonien echte iPSCs waren, typische Eigenschaften menschlicher embryonaler Stammzellen aufwiesen und sich sowohl in vitro als auch in vivo in alle drei Keimschichten differenzierten . Folglich, Funktionelle Herzmyozyten wurden erfolgreich aus menschlichen Haarfollikelkeratinozyten HFKT-iPSCs abgeleitet und charakterisiert und zeigten gut koordinierte intrazelluläre Ca2 + -Transienten und Kontraktionen .In einer anderen Studie von Petit und Kollegen wurden Keratinozyten, die aus Haarfollikeln isoliert wurden, als ideale Quelle für Patientenzellen für die Neuprogrammierung gefunden . Sie verwendeten nur eine kleine Anzahl von gezupften menschlichen Haarfollikeln von zwei gesunden Spendern, um Keratinozyten in pluripotente Stammzellen umzuprogrammieren . Die Gruppe schaffte es auch, diese programmierten Stammzellen weiter zu neuronalen Vorläufern, einschließlich Vorderhirnneuronen und funktionellen dopaminergen Neuronen, zu differenzieren .
Das Review Paper von Muller et al. ist eine der wichtigsten für eine gesunde und Ausgewogene. Generierte iPSCs gelten als nützliches Instrument zur Aufklärung pathophysiologischer Mechanismen bei verschiedenen Krankheitszuständen, darunter Diabetes, Blutkrankheiten, definierte neurologische Störungen und genetische Lebererkrankungen . In: Linta et al. verwendete humane Keratinozyten-induzierte pluripotente Stammzellen (hiPSCs), um die mRNA-Expressionsniveaus von Ionenkanalgenen zwischen solchen Zellen und ihrer somatischen Zellquelle, Keratinozyten aus gezupften menschlichen Haaren, zu untersuchen .
4. Genexpressionsprofil
Das Genexpressionsprofil (GEP) ist ein wichtiger Forschungsweg, um zu verstehen, wie Zellen und Gewebe unter normalen Bedingungen funktionieren, die Reaktionen auf toxikologische oder pharmazeutische Expositionen zu charakterisieren und molekulare Mechanismen aufzuklären, die mit dem Altern, der Krankheitsentwicklung und dem Fortschreiten verbunden sind. Mehrere Autoren haben RT-qPCR verwendet, um die Expression einer begrenzten Anzahl von Genen in erwachsenen gezupften menschlichen Haarfollikeln zu analysieren . In: Kim et al. heben Sie die Tatsache hervor, dass RNA in ausreichender Menge und Qualität für die Verwendung in Microarray-Hybridisierungen aus einem einzigen gezupften menschlichen Haarfollikel erhalten werden kann . Die mittlere quantifizierbare Ausbeute an RNA/Follikel betrug 112,5 ng . Ribosomale Verhältnisse waren niedriger als normalerweise erwartet, aber Untersuchungen zeigten, dass die RNA intakt war . Die vollständigen Aufzeichnungen von Genen, die in Haarfollikeln jedes der 10 in ihrer Studie untersuchten Probanden exprimiert wurden, wurden mit dem gene expression omnibus (GEO, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/) hinterlegt .
Ohyama et al. zeigte, dass die humane Bulge-Zellbiologie durch die Analyse globaler Genexpressionsprofile und die Identifizierung einzigartiger Zelloberflächenmarker erleichtert werden könnte . Studien von Ausbuchtungszellen wurden durch das Fehlen einer ausgeprägten Ausbuchtungsmorphologie in menschlichen Haarfollikeln behindert . Mithilfe der navigierten Laser-Capture-Mikrodissektion bestimmten die Autoren die Verteilung der markierungserhaltenden Zellen, um die menschliche Anagenausbuchtung zu definieren . Gentranskripte, die Inhibitoren der WNT- und Activin / Knochen-morphogenen Proteinsignalisierung kodieren, waren in der Ausbuchtung überrepräsentiert, während Gene, die für die Zellproliferation verantwortlich sind, unterrepräsentiert waren, was mit der Existenz von ruhenden, nicht zyklischen KSCs in Anagenfollikeln übereinstimmt .
Vergleichende Genexpressionsprofile wurden verwendet, um atopisches Ekzem von nicht-atopischem Ekzem zu unterscheiden . Menschliche Haarfollikel-abgeleitete Keratinozyten (FDKs) wurden aus gezupften Haaren aus den beiden Gruppen kultiviert . Microarray-Analyse und quantitative RT-PCR wurden verwendet, um Genexpressionssignaturen zu erzeugen, die atopische Dermatitis von nichtatopischen Kontrollen ohne Hautbiopsien unterscheiden können . Patienten-abgeleitete FDKs, die individuell ohne invasive Biopsien etabliert werden, können eine ideale Zellquelle sein, um Hauterkrankungen in vitro zu untersuchen .
5. Diagnostische und klinische Anwendungen von gezupften Haaren
Gezupfte Haarschäfte werden zu einem nützlichen diagnostischen Instrument bei dermatologischen Erkrankungen. Die direkte Immunfluoreszenz (DIF) der periläsionalen Haut ist der Goldstandard bei der Diagnose von Pemphigus . In: Rao et al. haben die ORS von gezupften Anagenhaarschäften verwendet, um Pemphigus-spezifisches Immunfluoreszenzmuster nachzuweisen, und kamen zu dem Schluss, dass DIF von gezupften Haaren ein einfacher, nichtinvasiver Test ist, der in Zukunft die Notwendigkeit von Hautbiopsien bei Patienten mit Pemphigus verringern kann .
5.1. Autologe epidermale Äquivalente
Keratinozyten der äußeren Wurzelscheide gezupfter anagener Haarfollikel wurden von Tausche et al. um vollständig differenzierte autologe epidermale Äquivalente zu erzeugen . Sie berichten über Ergebnisse einer multizentrischen, randomisierten Phase-II-Studie für EpiDex, eine Marke eines gewebetechnisch hergestellten, vollständig differenzierten autologen epidermalen Äquivalents, das bei der Förderung der Heilung und des vollständigen Verschlusses von widerspenstigen vaskulären Beingeschwüren genauso wirksam war wie das Autografieren von Haut mit geteilter Dicke . Limat et al. verwendete autologe in vitro rekonstruierte epidermale Äquivalente und zeigte, dass nach 2 Monaten ein Drittel der rezidivierenden Beingeschwüre geheilt werden konnte . Es wurde gezeigt, dass die Verwendung von autologen Keratinozyten, die aus gezupften menschlichen Kopfhauthaarfollikeln isoliert wurden, eine Reihe von Vorteilen bietet, einschließlich der einfachen, nichtinvasiven Isolierung von ORS-Keratinozyten aus gezupften anagenen Haarfollikeln und ihrer Fähigkeit, eine hohe Proliferationskapazität in Kultur aufrechtzuerhalten, selbst wenn sie von sehr alten Spendern stammen .
5.2. Dreidimensionale Hautäquivalente
Dreidimensionale Hautäquivalente (SE) wurden in der pharmakologischen und toxikologischen Forschung eingesetzt, um Tierversuche und Zellmonokulturen zu ersetzen . Darüber hinaus sind sie erfolgreiche Werkzeuge für die Transplantation von chronischen Wunden oder verbrannter Haut und in der Transplantationsmedizin. Hoeller et al. entwickelte eine verbesserte und schnelle Methode, um autologe SEs aus menschlichen gezupften Haarfollikeln und Fibroblasten zu konstruieren . Durch die Verwendung von anagenphasengezupften Haarschäften, die durch Lichtmikroskopie ausgewählt wurden, und deren Implantation in dermale Äquivalente wurde der Prozess der Erzeugung von autologem SE von 30 auf 20 Tage verkürzt .
5.3. Ersatzgewebe in pharmakokinetischen / pharmakodynamischen Studien
Gezupfte Haarfollikel haben sich zusammen mit peripheren mononukleären Blutzellen (PBMCs), thrombozytenreichem Plasma, Hautbiopsien und oralen bukkalen Swaps der Liste der Ersatzgewebe für die Krebsforschung angeschlossen. Gewebebasierte Ansätze zur Untersuchung pharmakodynamischer Endpunkte in klinischen Studien in der Frühphase der Onkologie haben sich seit der Entwicklung zielgerichteter Arzneimitteltherapien erweitert, bei denen die optimale biologische Dosis der maximal tolerierten Dosis vorgezogen wird. Die Definition der optimalen Dosis kann basierend auf pharmakokinetischen Endpunkten oder vorzugsweise durch Nachweis der gewünschten Wirkung auf das Zielmolekül festgelegt werden.
Die Autoren Camidge et al. haben die Verwendung von gezupften Haarfollikeln und die Machbarkeit beim Nachweis und der Quantifizierung von Zellzyklus- und DNA-Reparaturfaktoren wie Ki67, pRb, p27 und phosphoryliertem p27, pRb und Histon beschrieben . Die Wirkung von Antitumor-Inhibitoren der Phosphatidylinositol-3-Kinase (PI-3-K) / Akt (Proteinkinase B) -Signalisierung bei Krebspatienten wurde von Williams et al. . Gezupfte Kopfhauthaarfollikel wurden als Surrogat-Normalgewebe verwendet, um die Auswirkungen von Inhibitoren der PtdIns-3-Kinase und Akt auf die PtdIns-3-Kinase-Signalgebung zu messen . Die Studie zeigte, dass die phosphoSer473-Akt-Färbung in den Keratinozyten der äußeren Haarscheide durch einen PtdIns-3-Kinase-Inhibitor in kultiviertem menschlichem Haar inhibiert wurde . Die Ergebnisse der Studie legen nahe, dass einzelne menschliche Haare eine minimalinvasive Methode zur Messung der Wirkungen von PtdIns-3-Kinase-Signalinhibitoren bei Patienten darstellen könnten, die die Hemmung des Tumorphospho-Akt widerspiegeln .
Gezupfte Haarschäfte, die aus den Augenbrauen extrahiert wurden, sowie mononukleäre Zellen aus peripherem Blut wurden von Fong et al. als Ersatzgewebe, um die Hypothese zu testen, dass Patienten mit Tumoren, die mit BRCA1- oder BRCA2-Mutationen assoziiert sind, eine objektive Antitumorreaktion auf Olaparib, einen neuartigen und potenten, oral aktiven Poly (Adenosindiphosphat -Ribose) -Polymerase (PARP) -Inhibitor, zeigen würden . In einer klinischen Phase-1-Studie wurden die Sicherheit, das Nebenwirkungsprofil, die dosislimitierende Toxizität, die maximal tolerierte Dosis, die Dosis, bei der PARP maximal gehemmt wird, und seine pharmakokinetischen und pharmakodynamischen Profile untersucht . Gezupfte Augenbrauenhaarfollikel zusammen mit mononukleären Zellen des peripheren Blutes wurden verwendet, um die PARP-Hemmung in diesen Ersatzproben zu bestätigen . In ähnlicher Weise haben Ang et al. überprüfte die Gründe, Vor- und Nachteile sowie die praktischen Überlegungen gewebebasierter Ansätze zur Durchführung pharmakodynamischer Studien in klinischen Studien der Frühphase der Onkologie anhand von Fallbeispielen molekularer Targeting-Wirkstoffe wie PI3K-, m-TOR-, HSP90-, HDAC- und PARP-Inhibitoren .
6. Perspektiven
Der gezupfte Haarschaft wurde in den letzten 60 Jahren in der medizinischen Forschung eingesetzt. Dieses „Mini“ -Organ wird zu einem wichtigen Testfeld in der biomedizinischen Forschung. Eine sehr spannende Rolle für gezupfte Haarschäfte entwickelt sich auf dem Gebiet der Stammzell-Reprogrammierung und der Entwicklung von autologen epidermalen Äquivalenten. Die Verwendung des gezupften Haarschafts als Ersatzgewebe in Phase-1-Studien zur Entwicklung chemotherapeutischer Arzneimittel sowie seine Verwendung als Ersatzgewebemodell in systembiologischen Ansätzen der medizinischen Forschung werden in naher Zukunft an Bedeutung gewinnen.
Danksagung
Die Autoren danken Herrn. Anton Abela (Abteilung für klinische Pharmakologie und Therapeutik, Fakultät für Medizin und Chirurgie, Universität Malta) für die Gestaltung der in diesem Artikel vorgestellten Figur.