产前人类皮肤图谱与器官样本：对先天性疾病和再生医学应用的开创性研究。
研究人员成功开发了产前人类皮肤的单细胞图谱，标志着在理解皮肤发育和导致疾病的因素方面向前迈出了重要的一步。
来自威康桑格研究所、纽卡斯尔大学及其他合作伙伴的团队利用单细胞测序和各种基因组方法构建了该图谱，揭示了人类皮肤和毛囊的形成方式。这一知识可能为再生医学的新技术铺平道路，包括为烧伤受害者的皮肤移植创建毛囊。
在今天（10月16日）发表在《自然》杂志上的一项研究中，研究人员还在实验室环境中构建了一个能够生长毛发的“迷你器官”。通过这个器官样本，他们展示了免疫细胞在促进无疤痕皮肤修复中的重要作用，这可能导致防止手术或伤害后留下疤痕的治疗方法。
作为人类细胞图谱计划的一部分，旨在绘制所有人类细胞类型，以增强我们对健康和疾病的理解，研究人员提供了构建皮肤的分子蓝图，并引入了一种新颖的器官样本模型，用于研究先天性皮肤疾病。
皮肤是人体最大的器官，平均表面积为两平方米。它充当保护屏障，维持体温，并具备自我再生的能力。皮肤在无菌的子宫环境中发育，在出生前形成所有毛囊；尽管毛囊的周期在出生后发生，但不会生成新的毛囊。值得注意的是，胎儿皮肤能在不留疤痕的情况下愈合。
研究人类皮肤发育一直以来面临挑战，因为与动物模型存在显著差异。人类细胞图谱项目的一个部分专注于研究人皮肤的构成。通过理解皮肤发育、细胞的空间和时间位置及其遗传影响，研究人员希望解码特定遗传突变如何导致先天性皮肤病，如水疱病和鳞屑皮肤。
在这项最新研究中，来自威康桑格研究所、纽卡斯尔大学及其合作伙伴的科学家们创建了第一个人类产前皮肤的单细胞和空间图谱。
团队分析了产前皮肤组织样本，分离出悬浮液中的个体细胞，并检查了它们在组织中的位置。通过先进的单细胞测序和空间转录组学，他们研究了细胞随时间变化的过程以及皮肤和毛囊发育背后的调控机制，详细阐述了人类毛囊的形成过程，并指出与小鼠毛囊的差异。
研究人员还采用成人干细胞在实验室中生产出能够生长毛发的皮肤器官样本。当他们将这些皮肤器官样本的分子特性与产前皮肤进行比较时，观察到该器官样本与产前皮肤的特征非常相似，而非成人皮肤。
研究发现，皮肤器官样本中的血管发育不如产前皮肤有效。然而，通过引入称为巨噬细胞的免疫细胞，他们观察到血管形成的增强，这在组织的3D成像中得到了确认。
虽然已知这些免疫细胞会保护皮肤免受感染，但该研究首次表明巨噬细胞在促进血管生长方面对人类皮肤发育至关重要。这可能为提高其他器官样本模型中的血管化提供途径。
研究小组进一步探讨了产前皮肤和成人皮肤之间的细胞类型差异。他们阐明了巨噬细胞在实现产前皮肤无疤痕修复方面的重要作用，这可能为防止伤害或手术后的疤痕提供实际应用。
这项研究以分享构建人类皮肤和理解毛囊形成的分子“配方”为结尾。这一知识可能有助于为再生医学应用生成新的毛囊，如为烧伤患者或受鳞状脱发困扰的人提供皮肤移植。
产前人类皮肤图谱将有助于准确定位与先天性毛发和皮肤疾病（如水疱性和鳞屑皮肤）相关的基因的活跃或表达位置。研究人员发现这些疾病相关的基因存在于产前皮肤中，表明它们在胎儿发育期间的起源。基于这项研究创建的皮肤器官样本提供了研究这些疾病的精准模型。
来自威康桑格研究所的共同第一作者埃琳娜·温海姆博士表示：“我们在产前人类皮肤图谱上的工作产生了第一个全面的分子‘配方’，用于制造人类皮肤，并阐明了毛囊在出生前是如何形成的。这些发现具有巨大的临床应用潜力，尤其是在再生医学中，针对皮肤和毛发移植，惠及烧伤患者或那些患有疤痕性脱发的人。”
来自纽卡斯尔大学的共同第一作者胡达·戈比博士对开发毛发生长的皮肤器官样本模型表示兴奋。在此过程中，他们发现了免疫细胞在促进发育中皮肤组织内血管生长的新且重要的功能，这可能增强其他器官样本模型。这些巨噬细胞似乎对于在产前条件下实现无疤痕皮肤修复至关重要，这可能为减小手术后疤痕提供临床进展的可能性。
来自威康桑格研究所的共同首席作者和细胞遗传学代理主管穆兹利法·哈尼法教授强调：“我们的产前人类皮肤图谱和器官样本模型为研究人员提供了有价值的工具，以研究先天性皮肤疾病和再生医学的前景。我们正在向完成人类细胞图谱迈出重大进展，解码导致人类形成的生物过程，并确定导致疾病的机制。”
