要約
毛包は、生物とその身近な環境との境界にある皮膚外皮である。 人間の毛包の生物学的役割は、その先祖の重要性のいくつかを失っています。 しかし、このミニオルガンの詳細な調査は、巨大な研究の可能性を秘めた隠された複雑さを明らかにする。 人間の研究に対処する際に不可欠な考慮事項は、潜在的な害の意識であり、したがって、絶対的な必要性は害を与えない—ラテン語の用語”primum non nocere”（最初に害 摘み取られた毛シャフトはそのような利点がある。 再生医療の分野では、毛包細胞に見られる幹細胞の使用が勢いを増しています。 さらに、摘まれた毛包の現在の診断および臨床応用には、自己および/または三次元表皮同等物としてのそれらの使用、ならびに薬物動態学および薬 その結果、人間の病気の条件のスペクトルのための個々の患者の内臓のための代理の分子モデルとして提起する毛小胞シャフトの非侵襲的な診断手
1. はじめに
毛包は、生物とその身近な環境との境界にある皮膚の外皮です。 これは、生物の生存に不可欠な役割を果たしてきたスケール、羽、および爪、外皮の進化的な相対的なものです。 人間の毛小胞の生物的役割は祖先の重要性のいくつかを失った;但し、このminiorganのindepthの調査は巨大な研究の潜在性の隠された複雑さを明らかにする。 PausとFoitzikたちは、この毛包は、幹細胞が豊富で原型的な神経外胚葉-中胚葉相互作用系を持つ独特の哺乳動物の特徴を有するものであると述べている。 それは急速な成長（anagen）の段階からapoptosis主導の退行（catagen）にそしてanagenに戻って、動物の寿命中持続する相対的な静止（休止期）の散在した期間によって循環変形を経
このミニオルガンは、in vitroおよびin vivo、動物およびヒトの両方で研究されている。 すべてのアプローチには長所と短所がありますが、最小限の干渉を可能にする人間の研究が関連性の高い結果を生み出すことは間違いありません。 人間の研究を扱う際に不可欠な考慮事項は、潜在的な害の意識であり、したがって、ラテン語の用語”primum non nocere”（最初に害を与えない）によって適切に修飾されたルールに害を与える絶対的な必要はありません。 摘み取られた毛シャフトはそのような利点がある。
毛幹は一般的で、小さく、研究に参加している個人に大きな不快感を与えることなく容易に入手できます。
毛幹は一般的で、小さく、研究に参加 毛幹は、異なる時点でサンプリングすることができる人間の組織を表します。 このminiorganに幹細胞の源として機能と同様、neuroectodermalおよびmesodermal起源があります。 本稿では、主に人間の医学研究のための摘み取られた毛幹の使用とその新たな可能性に焦点を当てます。
2. 摘まれた毛幹の解剖学と完全性
無傷の毛包（図1を参照）は、組織学的観点から、均一な上皮細胞の微細なクラスターとして簡単に記述することができ、均一な間葉細胞の同様の大きさの凝集に隣接する。 それは5つまたは6つの同心円筒で構成される器官であり、それぞれが独特のタイプの細胞で構成され、独自の独特のタンパク質セットを合成する。 無傷の毛包の詳細な生物学は、Paus and Cotsarelisによって出版された記事で見つけることができます。
皮膚乳頭と卵胞マトリックスと一緒に、卵胞の生成と分化を可能にする領域を描いた典型的な毛包のグラフィック表現。
無傷の毛包を得ることは、皮膚生検によってのみ可能である。 この侵略的なプロシージャは毛の移植のプロシージャの間に得られる改装の外科およびサンプルの間に得られる皮の余分な物のような他の外科的手 毛シャフトの摘み取ることは代わり、より少なく侵略的な技術である。 しかし、どのように多くの細胞が卵胞の根を持ち、どのタイプの細胞がそのような方法で脱落するのかという問題があります。
摘まれた毛幹は、生検によって得られた無傷の毛包よりも細胞量および複雑さが明らかに劣っているが、詳細な科学的調査を可能にするのに十分 Mollは、摘まれた毛包を用いて、培養における最大の成長可能性を有する領域を同定するだけでなく、摘まれた毛包の異なるセグメントにおける遺伝子発現
光学顕微鏡を用いて皮膚生検および摘まれた毛から得られたヘマトキシリンとエオシン染色毛包を比較したところ、Ghoたちは、毛包から得られた上皮構造の大部分が摘まれた毛に付着したままであることを実証した。 毛を摘採した後の外側の根シートの完全性の維持は可能な結果であり、Limatらによって文書化されている。 毛包の摘採は、色素細胞、電子顕微鏡下で摘採毛幹を研究する最初の一つであったBarnicotと同僚によって1950年代に行われたアプローチに調査を可能にします。 ヒト成長期頭皮毛球を光学顕微鏡により調べ，機械的摘採の解剖学的効果を調べた。 興味深いことに、この研究では、成長期の毛球が再現可能なパターンで引き裂かれることが実証されました。 著者らは、真皮乳頭を円錐状に取り囲む「典型的な」裂傷とは別に、4つの追加の裂傷形態についても説明している : （1）トリコグラムの異形成成長毛に終って乳頭の上の三分の一のまわりの毛の破裂、（2）”壊れた”成長毛に終って皮膚乳頭の上の毛の破裂、（3）トリコグラムのいわゆる乳頭毛に終って真皮乳頭の取り外しを用いる近位小胞の上皮の総取り外し;（4）毛小胞に対する摘採の他の効果は間葉鞘の変化であり、出血および浮腫を生じさせ、真皮乳頭および乳頭の両方の容積を増加させる。pinkusの基礎となる”パピラクッション”。
BassukasとHorsteinによって記述されたブレークタイプは、不適切な摘採技術または成長期の異なるサブフェーズによるものである可能性があります。
摘まれた毛幹をステージングするためのシステムは、薬物開発研究中に薬力学的エンドポイントを評価するために利用できる組織として摘まれた 毛髪を光学顕微鏡によって調べ、その存在/不在、染色部位、および毛髪の段階の観点から核染色を評価した。 目に見える球根および根の外装が付いている各毛は球根の基盤からの外装のより低い差益の間隔に基づいて予約したシステムに従って撮影され、(0、1、2、または3)、上演された。
ステージ0は、電球を含むシース、ステージ1<150μ m、ステージ2=150-699μ m、ステージ3>700μ mと定義されました。 目に見える球根がないことに注意された毛および最初のby-eye検査で前に除外されなかった鞘は捨てられました。
上記の研究は、調査中の組織の組織学に対する摘採の可能性のある多様な効果を考慮して、摘採された毛包の再現可能な科学的分類の基礎を設
3. 幹細胞と摘まれた毛幹
表皮には二つの幹細胞リポジトリがあり、一つは濾胞間表皮の基底層にあり、もう一つは毛包にあります。 再生医療の分野では、毛包細胞に見られる幹細胞の使用が勢いを増しています。 これは毛小胞の厳密な場所を識別し、容易に利用できる摘まれた毛小胞からのような細胞にアクセスするために簡単な方法を設計する必要性を作
Mollは、ヒト摘み取られた毛幹におけるコロニー形成細胞の局在に関する研究を行った。 研究者らは、成長期の頭皮摘み取られた毛を利用して、無傷の外側の根シートの存在だけでなく、異なるケラチノサイトの増殖可能性を確認した。 局所化を達成するために、外側の根鞘（ORS）、B1、B2、B3-1、B3-2、およびB4の五つのセグメントは、マイクロダイセクションによって描かれました。 これは、コロニー形成能力は、主に中間部（B2）と中央部（B3-1）の下半分にマークされていたことが判明しました。 最長のin vitro寿命は、フラグメントB3-2とフラグメントB1（電球）で最短で発見されました。 ORSケラチノサイトの下部中央部に局在する高いコロニー形成能細胞は、通常、摘採によって除去されるため、著者らは、幹細胞ではなく、単一のサイクルの間に毛の成長に重要な細胞を表す可能性があるとコメントしている。 長い寿命を持つ細胞はバルジ領域に近い外側根鞘の中央部に局在していたが、長い寿命を持つ細胞はまた、摘まれた毛包に含まれていたが、バルジ領域に分離される幹細胞の即時の子孫である可能性があった。
Ghoたちは、頭皮後頭部から摘み取られた成長期毛包に幹細胞が存在することを調査し、確認した。 これは、Michelらによって主張されたマーカーであるcytokeratin19の試験によって達成された。 幹細胞に対して陽性であるために、彼らは間接的にこれらの細胞を局在化させた。 また、幹細胞はアポトーシス毛周期に対する保護を必要とするため、アポトーシス抑制Bcl-2タンパク質とアポトーシス促進Baxの不在を調べることは、研究者が幹細胞の存在を探すことができる別の信頼できる方法であると主張された。
ケラチノサイト幹細胞を同定するための別の信頼性の高い方法は、これらの細胞が通常は遅いサイクルであるという事実を利用しているため、”標識保持細胞”（LRCs）として実験的に同定することができる。 このアプローチでは、一つは、ラベルがすべてのサイクリング、トランジット増幅（TA）細胞から失われている間に長い追跡期間に続いて、トリチミジンの繰 Taylorたちは、毛包のゆっくりとした循環細胞が、以前は無視されていたバルジと呼ばれる領域に排他的に限定されていることを発見した。外側の根鞘のその部分は、毛包の上部の永久的な部分の最低点であり、arrectorpili筋肉の付着部位でもある。
山内と黒坂は、頭皮から摘まれた毛包の膨らみ領域における幹細胞の存在を調べた。 研究者らは、グリコーゲンシンターゼキナーゼ-3（GSK-3）の存在に焦点を当て、阻害されると、毛包の形態形成および幹細胞分化に直接関与するβ-カテニンのレベルを増加させるタンパク質である。 この領域におけるＧＳＫ−３の存在は、ＲＴ−ｑＰＣＲによってその遺伝子発現を探すことによって、およびＧＳＫ−３ベータ特異的抗体Ｙ１ ７ ４によるウェスタンブロッティングに 笹原他 幹細胞バイオマーカーであるCD34発現の存在を介してバルジ領域の幹細胞を検出し、CD200、Sox2、およびNANOGなどの他の幹細胞バイオマーカー遺伝子と一緒に。 塩化カルシウムによる分化誘導前後のバルジ由来卵胞（Ｂｄｋ）におけるケラチンファミリー遺伝子の形態と発現は，皮膚生検（Ｎｈｅｋｓ）から得られた表皮ケラチノサイトのものと類似していた。 彼らはまた、Bdkが皮膚生検から得られた表皮ケラチノサイトよりも分化に対してより難治性であることを示した。
3.1. ヒト卵胞由来ケラチノサイト
Yoshikawa et al. ケラチノサイト分化に関与する遺伝子、具体的には新規マーカー遺伝子ID2のアップレギュレーションを調べた。 彼らはまた、バルジ由来ケラチノサイト（BDKs）として知られている摘まれた髪の卵胞のバルジに由来する培養ケラチノサイトに接触感作剤を使用するこ 彼らの技術は、侵襲的な皮膚生検を使用せずに、ヒトBdkの株を確立する効率的で簡単な方法でした。 BDKsは、ID2遺伝子とNRF2を介したシグナル伝達経路を含むケラチノサイト分化を画策する遺伝子のアップレギュレーションを伴う増感剤に対する一 Bdkは侵襲的生検なしで個別に確立され、おそらく感作剤に対するドナー間の変化を評価するための強力なツールになった。
3.2. 体細胞の誘導多能性幹（iPS）細胞へのリプログラミングは、特定の転写因子、特にOct4、Sox2、Klf4、およびc-Myc（OSKM）の組み合わせの強制発現によって達成することがで これらのプログラムされた細胞は、胚性幹（ES）細胞に類似しており、無制限の自己再生可能性および任意の細胞型に分化する能力によって特徴付けら IPS細胞を作製する技術は、細胞の多能性の分子機構を研究する分野に革命をもたらし、細胞補充療法のための患者特異的細胞の生成を容易にした。 ES細胞技術に一般的に関連する倫理的および宿主拒絶の問題が軽減され、将来の臨床応用に対する大きな関心と約束が生まれています。 再プログラミングは遅く、非効率的であり、iPS細胞があらゆる面でES細胞を置き換えることができるかどうかの完全な範囲はまだ議論されており、部分的な再プログラミングまたは”オーバーリプログラミング”は課題を提起している。
ケラチノサイト由来のiPS（KiPS）細胞は、摘み取られた毛を含む微量の生物学的サンプルから確立することができます。 多数のケラチノサイトが摘み取られた毛髪から栽培されている。 30歳の女性から摘み取られた単一の髪は、Aasenらによって使用されています。 ケラチノサイト誘導多能性幹細胞を生成する。 細胞再プログラミングの基盤と患者特異的iPS細胞を生成するためにケラチノサイトを使用することの潜在的な利点を調査するための実験モデルが記載されています。 AasenとBelmonteは、摘み取られた毛髪ORSケラチノサイトを使用する方法を説明し、毛髪を直接摘み取ることは、主に短期培養可能性のある輸送増幅細胞を単離す
摘まれた毛包由来の幹細胞は、二つの非常に重要で比較的アクセスできない組織、神経細胞、および心臓細胞に正常に再プログラムされています。 単一のポリシストロニック切除可能レンチウイルスベクターを用いてリプログラミングを達成した。 ノバック他 全てのコロニーが真のｉｐｓｃであり，ヒト胚性幹細胞の典型的な特徴を有し，ｉｎｖｉｔｒｏおよびｉｎｖｉｖｏの両方で三つの胚層のすべてに分化していることを示した。 その結果、機能的な心筋細胞が正常に導出され、ヒト毛包ケラチノサイトHFKT-iPSCsから特徴付けられ、よく調整された細胞内Ca2+過渡および収縮を示した。
Petitらの別の研究では、毛包から単離されたケラチノサイトは、再プログラミングのための患者の細胞の理想的な供給源であることが判明した。 彼らは、ケラチノサイトを多能性幹細胞に再プログラムするために、2人の健康なドナーから採取された少数のヒト毛包のみを使用した。 また、これらのプログラムされた幹細胞を前脳ニューロンや機能性ドーパミン作動性ニューロンを含む神経前駆細胞にさらに分化させることができました。
Mullerらによるレビュー論文。 このように、ヒトのチャネルのモデル化は、容易に入手可能なipscの供給源として毛包を摘み取った。 生成されたｉｐｓｃは，糖尿病，血液疾患，定義された神経疾患，遺伝性肝疾患などの様々な病態における病態生理学的メカニズムを解明するための有用なツールと考えられている。 Linta et al. ヒトケラチノサイト由来誘導多能性幹細胞（hiPSCs）を使用して、そのような細胞とその体細胞源、摘み取られた人間の毛髪からのケラチノサイトとの間のイ
4. Gene Expression Profiling
Gene expression profiling(gep)は、細胞や組織が正常な条件下でどのように機能するかを理解し、毒性学的または医薬品曝露に対する応答を特徴づけ、加齢、疾患発症、 いくつかの著者は、成熟した摘み取られたヒト毛包における限られた数の遺伝子の発現を分析するためにRT-qPCRを使用してきた。 Kim et al. マイクロアレイハイブリダイゼーションで使用されるのに十分な量と品質のRNAは、単一の摘み取られた人間の毛包から得ることができるという事実 RNA/卵胞の平均定量可能な収率は112.5ngであった。 リボソーム比は通常予想よりも低かったが、調査はRNAが無傷であることを示した。 彼らの研究で調査された10の被験者のそれぞれの毛包で発現された遺伝子の完全な記録は、遺伝子発現オムニバス（GEO、http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/）で寄託された。
Ohyama et al. ヒトのバルジ細胞生物学は、グローバルな遺伝子発現プロファイルの分析とユニークな細胞表面マーカーの同定によって促進することができ 膨らみの細胞の調査は人間の毛小胞の特有な膨らみの形態の欠乏によって妨げられました。 Navigated laser capture microdissectionを使用して、ヒト成長期バルジを定義するために標識保持細胞の分布を決定した。 WNTとアクチビン/骨形態形成タンパク質シグナル伝達の阻害剤をコードする遺伝子転写産物は、細胞増殖の原因遺伝子は、成長期卵胞における静止非サイク
比較遺伝子発現プロファイリングは、非アトピー性湿疹からアトピー性湿疹を区別するために使用されています。 ヒト毛包由来ケラチノサイト（ｆｄｋｓ）を両群から採取した摘み取った毛から培養した。 マイクロアレイ分析と定量的RT-PCRは、皮膚生検なしでアトピー性皮膚炎と非アトピー性対照を区別することができる遺伝子発現シグネチャを生成する 侵襲性生検なしに個別に確立された患者由来のFdkは、in vitroで皮膚疾患を研究するための理想的な細胞源であり得る。
5. 摘み取られた毛の診断および臨床応用
摘み取られた毛シャフトはdermatological条件の有用な診察道具になっています。 危険な皮膚の直接免疫蛍光（DIF）は、天疱瘡の診断における金本位である。 Raoら。 摘まれた成長期毛幹のORを使用して天疱瘡特異的免疫蛍光パターンを検出し、摘まれた髪のDIFは、将来的に天疱瘡患者の皮膚生検の必要性を軽減す
5.1. 自家表皮同等
摘み取られた成長期毛包の外側の根鞘のケラチノサイトは、Tauscheらによって採用されました。 完全に分化した自己表皮同等物を生成する。 彼らはEpiDex、治癒の促進および反抗的な管の足の潰瘍の完全な閉鎖の割れ目厚さの皮のautografting有効だったティッシュ設計された、十分に区別されたautologous表皮の当量の商標のための多施設共同、無作為化された第II相調査からの結果を報告する。 Limat et al. 使用された自家in vitro再建された表皮の同等物は、2か月後に、再発足の潰瘍の三分の一が直ることができることを示しました。 摘み取られたヒト頭皮毛包から単離された自己ケラチノサイトの使用は、摘み取られた成長期毛包からのORＳケラチノサイトの容易で非侵襲的な単離および非常に古いドナーから得られた場合であっても、培養中の高い増殖能力を維持する能力を含む多くの利点を提供することが示された。5.2.
三次元皮膚等価物
三次元皮膚等価物（SE）は、動物実験および細胞単培養物に代わる薬理学的および毒性学的研究において使用されてきた。
三次元皮膚等価物（SE）は、動物実験および細胞単培養物を置き換えるために使用されている。 さらに、それらは、慢性創傷または火傷した皮膚の移植および移植医学における成功したツールである。 Hoeller et al. ヒト摘み取った毛包および線維芽細胞から自己SEsを構築するための改良された迅速な方法を開発した。 光学顕微鏡によって選択された成長期の毛幹を使用し、それらを真皮同等物に移植することにより、自己SEを生成するプロセスは30日から20日に短
5.3. 薬物動態学的/薬力学的研究における代理組織
摘み取られた毛包は、末梢血単核細胞（PBMCs）、血小板豊富な血漿、皮膚生検、および口腔頬交換とともに、癌研究のための代理組織のリストに参加している。 初期段階の腫瘍学臨床試験における薬力学的エンドポイントを研究するための組織ベースのアプローチは、最適な生物学的用量が最大許容用量よりも好まれる標的薬物療法の開発以来拡大している。 最適用量の定義は、薬物動態学的終点に基づいて、または好ましくは、標的分子に対する所望の効果を実証することによって確立され得る。
著者Camidge et al. 摘まれた毛包の使用および細胞周期およびDNA修復関連因子、例えばKi67、pRb、p27およびリン酸化p27、pRb、およびヒストンの検出および定量化における実現 癌患者におけるホスファチジルイノシトール-3-キナーゼ（PI-3-K）/Akt（プロテインキナーゼB）シグナル伝達の抗腫瘍阻害剤の効果は、Williamsらによって測定されている。 . 摘み取られた頭皮毛包は、PtdIns-3-キナーゼのシグナル伝達に対するPtdIns-3-キナーゼおよびAktの阻害剤の効果を測定するために代理正常組織として使用された。 研究は、毛髪の外部鞘のケラチノサイトにおけるphosphoser473-Akt染色が培養ヒト毛髪内のPtdIns-3-キナーゼ阻害剤によって阻害されたことを示した。 研究の結果は、個々の人間の毛は、腫瘍ホスホAktの阻害を反映して患者におけるPtdIns-3-キナーゼシグナル伝達阻害剤の効果を測定する最小限の侵襲的な方
眉毛から抽出された摘み取られた毛幹および末梢血単核細胞は、Fongらによって使用されてきた。
眉から抽出された摘み取られた毛幹は、fongらによ BRCA1またはBRCA2変異に関連付けられている腫瘍を有する患者がolaparib、新規かつ強力な、経口活性ポリ（アデノシン二リン酸-リボース）ポリメラーゼ（PARP）阻害剤に対 第1相臨床試験では、安全性、有害事象プロファイル、用量制限毒性、最大許容用量、PARPが最大限に阻害される用量、およびその薬物動態および薬力学的プロ 摘み取られた眉毛毛包と末梢血単核細胞を用いて，これらのサロゲート試料におけるＰＡＲＰ阻害を確認した。 同様に、Ａｎｇ ｅ ｔ ａ ｌ． 理論的根拠、長所と短所、およびPI3K、m-TOR、HSP90、HDAC、およびPARP阻害剤などの分子ターゲティング剤の症例履歴を使用して、初期相腫瘍学臨床試験における薬力学的研究を実行するための組織ベースのアプローチの実用的な考慮事項をレビューしました。
6. 視点
摘まれた毛幹は、過去60年間にわたって医学研究に使用されてきました。 この”小型”器官は生物医学的な研究の重要なテストの地面になっています。 摘み取られた毛シャフトのための最も刺激的な役割は幹細胞のプログラムし直すことおよびautologous表皮の等量の開発の分野で成長しています。 化学療法薬開発のための第1相試験における代理組織としての摘み取られた毛幹の使用だけでなく、医学研究へのシステム生物学的アプローチにおける代理組織モデルとしての使用は、近い将来、より重要になるであろう。
謝辞
著者は氏に感謝したいと思います。 この論文で提示された図を設計するためのAnton Abela（臨床薬理学と治療学の部門、医学と外科、マルタ大学）。