代表日本的自然科学研究机构“理化学研究所”的小组确立了世界上第一个完全克服脱发和脱发的治疗方法。光日本国内就有万人,给男性女性型脱发患者带来的福音是如何实现的呢?开发负责人讲述的“梦想技术”的报告。
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在新东京国际机场(现成田国际机场)开港并缔结日中和平友好条约的昭和53年,面对远去的牛仔,一名少年说:“谢~!卡米(头发)巴~库克!有一则西部戏剧风格的动画广告。
这是第一制药(现第一·三共保健)推出的预防脱发·促进毛发生长剂“卡罗扬”的宣传,因“刚开始脱落就知道,头发是长~好朋友”的宣传而成为话题。也许有些有记忆的读者会叹息说:“再也做不到重返舞台了。”
被这些头发稀少所困扰的人们所期待的喜讯,在业界内外备受瞩目。与之前依赖生发剂等的东西划清界限,是运用尖端科学进行研究的结果,换言之,是用“将人体器官全部再生的技术”使头发复活的东西。
“我的团队称这项技术为‘器官原基法’。年(平成19年),在英国科学杂志《自然美世》上发表了证明牙齿和头发可以再生的论文,结果不仅在日本国内,在世界各国都引起了巨大的反响。”
兵库县神户市的理化学研究所生命机能科学研究中心的器官诱导研究小组的理学博士辻孝(59岁)如此说道。
“只是报告了这个时候开发了细胞的正确组装方法,并没有再生什么。尽管如此,那才是从全世界给我发来的邮件呢。其中有“我要作为志愿者去日本,把我的头用作实验。甚至有迫切要求“总之希望早日实现”。“希望认真地加快实用化。你看起来不像是在为脱发烦恼,但真的在认真研究吗?”也收到了这样的声音。我再次深切地感受到,对世界上的很多人来说,脱发和脱发是一个很严重的烦恼。”
立刻询问研究内容,
“我们研究的是制作‘毛囊’头发的“工厂”,还有作为其基础的被称为‘毛囊原基’的毛囊“种子”。毛囊是形成人体的“器官”之一。由多种细胞聚集而成,具有固有的功能和结构,耳朵、眼睛也是如此,被称为内脏器官的心脏、肺、胃等也包含在器官中。”
辻先生说:“终极再生医疗就是制造器官。”关键词说到底只是“器官”。
“例如,制作整个肝脏,替换癌症患者的治疗方法。不过,大型、功能和结构复杂的器官在再生时难度太大。因此,作为能够利用相同原理的实验模型,以牙齿和毛发的器官再生为目标。因为我认为如果在这里确立技术的话,将来也可以应用于以肝脏为首的内脏器官的再生。从结论来说,那一步已经开始了哦。”
那辻先生在新潟大学研究生院的理学研究科毕业后,走遍了山之内制药和日本烟草产业等民间企业的研究设施。据说在其任职时的主题是血液细胞的研究,特别是用于白血病治疗的造血干细胞(骨髓细胞)和肝脏的再生。
在介绍辻先生独自开发的毛发再生机理之前,有必要明确其前提的再生医疗的原理。
再生医疗方面的技术开发分为三个阶段。
头发的“种子”
第1阶段是像骨髓移植一样植入干细胞进行的治疗方法。其代表例是造血干细胞移植给急性骨髓性白血病患者,参加东京奥运会的女子游泳选手池江璃花子(21岁)前年接受的治疗方法也是造血干细胞移植。
接下来的第二阶段是人体组织的再生。例如,手臂和脚等受到严重烧伤和烧伤时,采集臀部和背部的皮肤进行培养,贴在患部的治疗方法。这是将皮肤这个相同的细胞种类组织化后进行移植的治疗方法。
而且,辻先生领导的团队致力于的再生医疗是第三阶段。
“哺乳类(包括人类)的身体从受精后的初期发生开始制造。哺乳动物几乎所有的器官都是由两种细胞组成的:上皮干细胞和间叶干细胞,它们有能力制造它们。通过很好地组合这两者,细胞之间进行交流,生成相当于所有器官和组织的基础细胞团“种子”的器官原基。只要改变使用的干细胞的种类,不仅可以制造牙齿和毛囊,还可以制造包括内脏器官在内的各种器官原基。也就是说,如果器官将各个种子移植到原本所在的地方,之后就会反复增殖和分化,获得器官固有的形状和功能。”
本来在某个地方的再生是指,头发的话移植到头部,牙齿的话移植到嘴里,心脏和肺的话移植到胸部。如果是米的话,就像在田里种稻子,黄瓜在专用的田里种种子,等待生长一样有道理。
“制作器官原基时,上皮性干细胞和间叶性干细胞必须一起培养,这一点在研究者中早已广为人知。只是,没有找到长久有效的培养方法。关于这一点,我们在粘的液体胶原蛋白中,放入了高密度分区的约10万个上皮性干细胞,通过在那里恰当地粘贴间叶性干细胞的方法,成功地创造出了与生物体内,也就是人类体内相同的环境。”
这样制作的器官原基的大小约为微米(0.1毫米)。这是只有用显微镜才能看到的极小的东西。
“本来,器官大部分只在胎儿期制造。因此,如果心脏、肝脏、胃等只有一个的器官(内脏器官)陷入功能不全的话,就需要接受替换新内脏器官的治疗方法,也就是所谓的移植治疗。但是例外的是人类的牙齿。”
人类的牙齿最初会长乳牙,但到了6岁左右后会脱落,换上恒齿。理由是,在母亲腹中的时候,会产生两颗被称为牙胚的牙齿器官原基。
“所以,我们决定用老鼠的牙齿进行第一次实验。是09年的事。将器官原基法制作的牙胚移植到了拔掉成体小鼠牙齿、没有牙齿的牙龈中。于是,神经纤维也长出了整齐的新牙齿。这样就证实了器官原基法能够再生具有正常组织结构的新器官。”
那么,问题是头发。正如我所提到的,人类的大部分器官都只在胎儿的时候制造。但是,人体中也有周期性重复再生的。不用说,是头发、体毛等毛发。
以头发为例来看其结构,毛发分为皮肤上露出的毛干和埋在皮肤中的毛根部分。毛根最深处有毛乳头和毛母细胞,称为毛球。
毛囊被称为“毛发制造工厂”,每隔一段时间就会长出毛发。其周期为“毛周期”,反复“初期成长期→后期成长期→退行期→休止期→脱发”的循环。旧物脱落,新的毛发生长在初期成长期,之后生长到后期成长期,也就是说持续生长。虽然毛周期有个人差异,但头发一般是男性3年到5年,女性4年到6年。生长期因生长的地方而异,眉毛一个月到两个月,睫毛三周到一个月,手和手臂等的产毛约两周。头发之所以和其他体毛不同,从几十厘米长到几米长,是因为它长得特别长。
退化期成长开始停止,不久到了迎来寿命的休止期,就要结束其任务了。
失去记忆而诞生
“那个时候不仅是毛干,毛根也会一起消失,但是毛囊具有让毛母细胞和毛乳头反复制造毛发的力量。也就是说,胎儿时母亲授予的毛发器官原基不会丢失,而是继续保管着。”
毛囊工作的样子就像是不断更新旧设备进行运转的制造工厂。
“毛囊是人体中一生中唯一不失去再生能力的器官。因此,我们认为,如果用器官原基法大量制造毛囊,再将其移植到头发脱落的地方,就会再次恢复到生长的状态。”
最初的实验在12年进行,使用从小鼠毛囊中提取的上皮性干细胞和间叶性干细胞,通过器官原基法再生毛囊器官原基。将这个“毛囊原基”移植到了先天不长毛的裸鼠体内。
“那时,我加了一根几毫米左右长的细尼龙线。因为我认为,如果预先将线插入毛囊原基,它就会起到确保毛孔的作用,新长出的毛发可以顺利生长。如果不确保毛孔的话,好不容易长出来的毛就会在无法从皮肤下面露出脸的状态下长大。这是为了防止这一点而下的功夫。”
移植后第21天,可以确认裸鼠的皮肤上长出乌黑的毛发的样子。辻氏团队被称为“再生毛”的经过也很顺利,被认为有连接毛根和表皮、起到使毛发直立作用的立毛肌,以及与周围的神经纤维连接等正常的生理反应。
“尼龙线就像要和旧头发换毛一样,随着再生毛的成长像被挤出毛孔一样脱落了。如果继续进一步观察,已确认再生毛会随着老鼠的正常毛周期反复多次更换。”
这是辻先生的团队致力于启发牙齿再生,为采用器官原基法的头发再生医疗的实用化开辟道路的瞬间。
“只是,此时留下了很大的课题。头发、眉毛、产毛等各部位的毛发,记忆着自身发生过程的身体计划(个体发生时的设计图),换言之,记忆着自己的毛质和毛周期。但是,来自培养并增加的间叶性干细胞的毛乳头细胞没有复制其作用。也就是说是在失去‘记忆’的状态下诞生的。”
据说,要使正常的毛发再生,必须保持来自上皮性干细胞和间叶性干细胞的毛乳头,以及给头发着色的色素干细胞这三者的全部记忆。
于是,我们终于再现了与各干细胞所在地点相同环境的培养液,并尝试了一下,成功地增加了拥有记忆的毛囊原基。而且,由于其数量在20天内达到了倍,因此,实用化就有了眉目。尽管如此,为了解决这个课题,不得不花了7年的时间。”
不同种类的毛乳头
据说现在日本15岁以上的男性人数约为万人。其中约3成,即多万人被认为是男性脱发(AGA)。AGA一般在20多岁以后发病,但慢的情况也有不少是从50多岁到60多岁以后发病的。
“AGA的症状有各种各样的模式,代表性的是前头部和头顶部的毛换成产毛,整体处于头皮露出的状态。侧头部、后头部、襟足附近的毛发容易残留是因为毛乳头不易受到促进脱发的雄性激素的影响。”
采取相反特性的治疗方法是已经实施的“自身毛发植发”。这是一种不用培养毛囊原基的麻烦,连同毛囊一起采集残留的后脑和颞部的皮肤,将其移植到在意薄毛的地方的方法。
如果只是“搬家”生长的地方,毛乳头细胞不会失去自身的记忆,所以即使移植到脱发发展的地方,也会和移植前一样继续成长。现在被认为是有效的治疗方法之一,但是由于被切除的部分毛发不会再生,所以为了使其被切除的空间不明显,有必要进行缝合等。”
据说日本人的头皮上每平方厘米约有个毛囊。因此,假设用自体毛发移植采集15厘米×10厘米的后脑皮肤组织,也只能移植约个毛囊。成年男性的头上,光头顶部就长了约3万根,所以植毛远远赶不上整体。也就是说,只不过是定位为接近应急措施而已。
关于这一点,如果使用器官原基法的话,可以大量培养从后脑勺和颞部采集的毛囊。在需要的面积上,只需根据需要种植培养增加的毛囊原基,就能恢复丰富的头发。而且还保留着记忆,所以未来永远都不会换头发。”
据辻先生称,即使到了中老年人也没有AGA发病的人,后脑和颞部型的毛乳头分布在整个头部的情况很多。那么,为什么会产生这种差别呢?
“说这话可能会有人绝望,但最大的理由是遗传。虽然也有“头皮不卫生会秃顶”的民间传说,但AGA和头皮清洁与否几乎没有因果关系。”
治疗只有一次
那么,从祖先那里给AGA的人带来了什么样的遗传信息呢?
“遗传的是青春期以后雄性激素异常活化,在‘5α还原酶II型’的酶的作用下毛乳头细胞的作用受到明显抑制的现象。据此,以数年为单位的头发周期将缩短到只有两周左右。粗硬的毛发脱落后新长出的,是与以前完全不同,又细又短的纤细的产毛。因此,肌肤变得明显。实际上,如果近距离看一下被AGA困扰的男性的头,就会发现他并不是完全没有毛,而是长着淡淡的生毛。”
但是,女性也一样为脱发和头发稀少而烦恼。去年秋天,在自由播音员的同时,担任女演员和模特的“美丽领袖”田中水实(34岁)在广播节目中以“开始治疗头发稀疏”为由,震惊了粉丝。据说在拍摄现场,负责化妆的人在她的头发分开处“咚咚地吸了黑粉”,这一点很受打击。我向辻先生询问了女性的头发稀少的问题。
“日本国内男性脱发症患者约万人,而女性脱发症患者约万人,约为AGA的三分之一。虽然并不算少,但是关于女性型脱毛症的机理,我还不知道详细情况。只是,女性从旧毛脱落到新毛长出的时间比男性长。因为那个时滞期间毛看起来减少了,所以田中先生可能正好是它的边缘期。今后,如果器官原基法在AGA的治疗上取得成果的话,接下来我们希望向女性型脱毛症,其次是难治性脱毛症的人们传达喜讯。”
辻先生的技术应该成为对人类的巨大福音。去年6月得到了厚生劳动省的委员会的批准,终于可以对AGA的男性患者进行临床研究了,但直到现在他的脚步还处于停滞的状态。
这是因为,推进共同研究开发的理研内的初创企业,在经营中陷入了停顿。虽然在即将实用化之际意想不到的原地踏步,但辻先生的表情始终很明朗。
“最初的毛囊再生临床试验投入5亿日元左右,如果成果得到确认,我想追加花10亿到15亿日元左右,慢慢增加试验数量。”
实现实用化时的治疗费用是多少呢?
“到最初的人左右为止大概是5千万日元吧。变成1万人的话会降到万日元,那之后会降到万日元。使用者越多,成本就越可能降低。”
回顾一下,最初月收入约3万日元以上的手机,随着普及率的上升,现在基本费用下降到了全家、小学生都可以拿的程度。
“现有的植毛治疗中也有1次万日元到万日元的例子,而且必须重复2次、3次。作为替代,我们的器官原基法只需要一次治疗。伸长量很大哦。”
为稀发治疗带来范式转换的最新技术。全世界都热切地期待着实用化。
*很荣幸医聖ISEI再生医疗首席顾问是该研究小组成员之一,其导师辻孝。
日本理化学研究所RIKEN简称理研,属于文部科学省。于年设立的大型自然科学研究机构。二战期间曾为日本核研究的研究机构。
其研究领域包括物理、化学、生物学、工学、医学、生命科学、材料科学、信息科学等,从基础研究到应用开发十分广泛。RIKEN有大约名研究人员,每年的预算约62亿人民币,大部分研究经费来自政府。地位相当于中国科学院。
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