Hoe 3D-printen wetenschappers in staat stelt om nieuwe mensenharen te laten groeien
Onderzoekers van Columbia University hebben een manier gevonden om 3D-printtechnologie te gebruiken om de menselijke hoofdhuid te simuleren en zo nieuwe menselijke haren te laten groeien. Ze kunnen dan het nieuwe haar transplanteren naar de hoofdhuid van mensen die haaruitval ervaren.
Een groot aantal mensen over de hele wereld ervaart haarverlies in een of andere vorm, hetzij als gevolg van natuurlijke oorzaken, hetzij als bijwerking van medische therapie. In veel van deze gevallen - vooral bij personen met natuurlijk haarverlies - is het proces niet omkeerbaar.
Studies hebben aangetoond dat haaruitval een significant effect kan hebben op het zelfbeeld en de kwaliteit van leven van zowel vrouwen als mannen, aangezien de meeste culturen veel belang hechten aan natuurlijk haar.
Desondanks kunnen behandelingsopties voor mensen met haarverlies wisselvallig zijn, en sommige personen hebben mogelijk meer gerichte interventies nodig, zoals een haartransplantatie.
Deze procedure omvat de transplantatie van haarzakjes van het ene lichaamsdeel van een persoon naar het andere. Er kunnen nu echter nieuwe en duurzamere opties voor haargroei aan de horizon verschijnen.
Recent onderzoek heeft zich gericht op het gebruik van stamcellen om nieuw, natuurlijk menselijk haar te laten groeien, maar de experimenten waren gebaseerd op het gebruik van muizenhuid als de "plantgrond" voor deze cellen.
Nu heeft een team van onderzoekers van het Columbia University Medical Center in New York, NY, voor het eerst een methode bedacht om nieuw mensenhaar te laten groeien. In plaats van te vertrouwen op de huid, gebruikten ze 3D-printmethoden.
De onderzoekers leggen uit dat hun succesvolle experiment in meer dan één opzicht een primeur was. Wetenschappers zijn erin geslaagd om zelfstandig ratten- en muizenharen te laten groeien in het laboratorium, maar ze hebben moeite hetzelfde te bereiken met mensenharen.
“Cellen van ratten en muizen krijgen mooie haren. Maar om redenen die we niet helemaal begrijpen, zijn menselijke cellen resistent '', zegt co-auteur Angela Christiano, Ph.D.
Het ‘zaad’ van nieuw haar planten
Christiano en het team vroegen zich af of ze de groei van nieuw haar in het laboratorium zouden kunnen stimuleren door een omgeving te creëren die lijkt op die waarin menselijke haarcellen van nature aanwezig zijn.
Hun eerste poging bestond uit het maken van kleine celbollen en deze op te hangen in druppels vloeistof. Vervolgens implanteerden ze deze bollen in muizen om te zien of er haar zou groeien. De onderzoekers waren ontevreden over deze aanpak, want hoewel sommige van de geïmplanteerde cellen nieuw haar vormden, ontwikkelden andere zich niet.
Vervolgens besloot het team te experimenteren met 3D-printtechnieken om te zien of ze een micro-omgeving konden creëren die de natuurlijke omgeving van menselijke haarzakjes beter nabootste. De onderzoekers rapporteren hun proces, evenals hun resultaten, in een studiepaper dat verschijnt in Nature Communications.
Christiano en collega's maakten uiteindelijk plastic mallen met uitstekende verlengstukken die een halve millimeter breed waren.
"Eerdere fabricagetechnieken waren niet in staat om zulke dunne projecties te creëren, dus dit werk werd enorm vergemakkelijkt door innovaties in 3D-printtechnologie", legt eerste auteur Hasan Erbil Abaci uit.
Vervolgens slaagden de onderzoekers erin om de menselijke huid rond de mal te laten groeien. Ze plaatsten haarzakjes die ze van vrijwilligers hadden verzameld, en voegden er keratine-producerende cellen aan toe. Ten slotte stimuleerden ze de groei door verschillende groeifactoren toe te voegen.
Deze test was succesvol - in niet meer dan 3 weken produceerden de cellen menselijke haarzakjes die in staat waren om haar te laten groeien.
De onderzoekers merken op dat dit proces nog verre van perfect is. Desalniettemin heeft het de potentie om een duurzame bron van natuurlijk haar te creëren voor transplantaties en om haar te verschaffen aan iedereen die het nodig heeft.
“Dat [zou] de beschikbaarheid van haarherstel voor alle patiënten [vergroten] - inclusief de 30 miljoen vrouwen in de Verenigde Staten die te maken hebben met dunner wordend haar en jonge mannen wiens haarlijnen nog steeds terugwijken. Haarhersteloperaties zouden niet langer worden beperkt door het aantal donorharen ”, zegt Christiano.
De onderzoekers wijzen erop dat het op deze manier kweken van mensenhaar in het laboratorium ook nuttig zou kunnen zijn bij farmaceutisch onderzoek, waardoor onderzoekers meer vrijheid krijgen om naar nieuwe haargroeimedicijnen te zoeken of deze te testen.
"Wat we hebben laten zien, is dat we in feite een haarboerderij kunnen creëren: een raster van haren met een correct patroon en zo ontworpen dat ze weer in de hoofdhuid van diezelfde patiënt kunnen worden getransplanteerd."
Angela Christiano, Ph.D.
Hoewel de meeste onderzoekers die aan deze studie deelnamen, geen concurrerende belangen verklaarden, gaven Angela Christiano en Colin Jahoda aan dat zij de oprichters zijn van Rapunzel Bioscience, een biotechnologiebedrijf dat investeert in regeneratieve therapieën voor het haar en de huid.
