A study of primary culture and stem cell identification staining of human dermal papilla cells

In profondità nella pelle, dove i follicoli piliferi mettono radici, si trova un piccolo gruppo di cellule noto come papilla dermica. Queste cellule agiscono come il centro di comando della crescita dei capelli, inviando segnali che dicono al follicolo quando iniziare a far crescere un nuovo filamento e quando riposare. Oltre a gestire semplicemente il ciclo del capello, queste cellule possiedono una qualità speciale: si comportano come cellule staminali, la materia prima del corpo capace di trasformarsi in molti tipi diversi di tessuto. A causa di questa capacità unica, gli scienziati sono da tempo desiderosi di coltivarle in un ambiente di laboratorio. Se i ricercatori riuscissero a isolare e moltiplicare con successo queste cellule, potrebbero sbloccare nuovi modi per trattare la perdita di capelli o riparare la pelle danneggiata. Tuttavia, estrarre queste cellule dalla pelle senza danneggiarle è stato tradizionalmente un processo lento e difficile, che spesso richiedeva un delicato taglio manuale che rischiava la contaminazione e produceva pochissime cellule.

Un team di ricercatori in Cina si è posto l'obiettivo di migliorare questo processo. Hanno sviluppato un nuovo metodo per estrarre le cellule della papilla dermica dal tessuto del cuoio capelluto umano e poi hanno osservato attentamente come le cellule si comportavano una volta cresciute in una capsula di Petri. Il team è partito da piccoli pezzi di pelle contenenti follicoli piliferi, che aveva ottenuto da sei diversi donatori con il loro permesso. Invece di cercare di estrarre queste minuscole cellule a mano, hanno utilizzato un enzima specifico, un tipo di proteina che agisce come un solvente biologico, per allentare delicatamente il tessuto. Hanno posto i pezzi di pelle in una soluzione contenente questo enzima per due ore, permettendo al tessuto di ammorbidirsi. Per garantire che i follicoli piliferi si separassero completamente dal grasso e dalla pelle circostanti, hanno scosso delicatamente la miscela per cinque minuti. Questo passaggio era cruciale; ha aiutato a liberare le papille dermiche dal resto del tessuto senza danneggiarle.

Una volta che il tessuto era allentato, i ricercatori hanno utilizzato una macchina per far ruotare la miscela ad alta velocità, facendo sì che i follicoli piliferi e le papille più pesanti si depositassero sul fondo del tubo, mentre il grasso e i detriti più leggeri galleggiavano via. Hanno ripetuto questo processo di lavaggio e rotazione per pulire accuratamente il campione. Sotto un microscopio, i ricercatori potevano vedere le papille dermiche come piccole strutture a forma di pera o ovali. Le hanno prelevate con cura usando delle pinzette sottili e le hanno poste in una capsula di coltura. Per aiutare le cellule a crescere, hanno aggiunto un liquido ricco di nutrienti contenente specifici fattori di crescita, inclusi elementi che incoraggiano le cellule a dividersi e a rimanere giovani. Hanno poi monitorato la capsula per ventisette giorni, osservando come le cellule si muovevano e si moltiplicavano.

I risultati hanno dimostrato che il nuovo metodo funzionava bene. Entro pochi giorni dal posizionamento delle papille nella capsula, le cellule hanno iniziato a migrare verso l'esterno dal gruppo centrale. Queste cellule crescevano in un modello radiale, diffondendosi come i raggi di una ruota. Le cellule più vicine alla papilla originale erano piccole e densamente ammassate, mentre quelle più lontane si allungavano in forme fusiformi. Nel corso del mese, il gruppo centrale si è appiattito da una forma tridimensionale a uno strato bidimensionale, eppure la papilla originale rimaneva visibile e distinta anche al ventisettesimo giorno. Questa crescita costante suggeriva che le cellule fossero sane e attive.

Per confermare che queste cellule in crescita fossero effettivamente le cellule staminali che speravano di trovare, i ricercatori hanno utilizzato diverse tecniche di colorazione, che sono simili a evidenziatori chimici che fanno brillare o cambiare colore specifiche caratteristiche cellulari. Hanno prima cercato l'alcalina fosfatasi, un enzima spesso presente nelle cellule staminali attive. Hanno scoperto che le cellule che brillavano con questo marcatore erano raggruppate strettamente attorno al centro dove si trovava la papilla, con pochissime cellule che apparivano ai bordi. Hanno utilizzato un secondo metodo, un colorante fluorescente speciale che bersaglia le cellule staminali vive, e hanno visto un modello simile: le cellule brillanti erano concentrate al centro, con solo poche sparse vicino alla periferia. Questa coerenza tra i due diversi test ha fornito ai ricercatori una forte prova che le cellule staminali fossero presenti e in salute nel centro della coltura.

Il team ha anche controllato altri due marcatori importanti. Uno era una proteina chiamata Sox2, essenziale per mantenere le cellule staminali nel loro stato grezzo e non differenziato. Quando hanno cercato questa proteina, l'hanno vista brillare all'interno dei nuclei delle cellule, confermando che le cellule mantenevano le loro proprietà simili a quelle staminali. L'ultimo marcatore testato è stato la versican, una proteina strutturale coinvolta nella crescita dei capelli. Interessantemente, le cellule che brillavano per la versican si trovavano soprattutto ai bordi esterni del gruppo in crescita, piuttosto che al centro. Ciò suggerisce che, mentre il nucleo della coltura conteneva le cellule staminali più potenti, le cellule all'esterno stavano maturando e assumendo ruoli diversi mentre si diffondevano.

Lo studio conclude che questa tecnica di isolamento migliorata è un modo efficace per ottenere un gran numero di cellule della papilla dermica sane che mantengono le loro capacità staminali. Combinando una delicata digestione enzimatica con un passaggio specifico di agitazione, i ricercatori sono stati in grado di separare le cellule in modo più efficiente rispetto in precedenza. Il fatto che queste cellule siano cresciute bene e abbiano mostrato molteplici segni di essere cellule staminali conferma che la papilla dermica è effettivamente una ricca fonte di queste potenti cellule. Questa scoperta fornisce una solida base per il lavoro futuro, offrendo un modo affidabile per raccogliere le cellule necessarie per studiare come crescono i capelli e potenzialmente per sviluppare nuovi trattamenti per le condizioni della pelle e dei capelli.