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

Diep in de huid, waar haarzakjes wortel schieten, ligt een klein cluster cellen dat bekend staat als de dermale papilla. Deze cellen fungeren als het commandocentrum voor haargroei; ze sturen signalen die de haarzakjes vertellen wanneer ze een nieuwe streng moeten laten groeien en wanneer ze moeten rusten. Naast het simpelweg beheren van de haarcylus bezitten deze cellen een speciale kwaliteit: ze gedragen zich als stamcellen, de grondstof van het lichaam die in veel verschillende soorten weefsel kan veranderen. Vanwege deze unieke bekwaamheid zijn wetenschappers er lang naar verlangd om ze in een laboratoriumsetting te kweken. Als onderzoekers erin slagen om deze cellen te isoleren en te vermenigvuldigen, zouden ze nieuwe manieren kunnen ontsluiten om haarverlies te behandelen of beschadigde huid te herstellen. Het is echter traditioneel een traag en moeilijk proces om deze cellen uit de huid te krijgen zonder ze te beschadigen, wat vaak nauwkeurig handmatig snijden vereist dat het risico op contaminatie met zich meebrengt en slechts zeer weinig cellen oplevert.

Een team van onderzoekers in China zette zich in om dit proces te verbeteren. Ze ontwikkelden een nieuwe methode om de dermale papilla-cellen uit menselijk hoofdhuidweefsel te extraheren en observeerden vervolgens nauwlettend hoe de cellen zich gedroegen terwijl ze in een schaal groeiden. Het team begon met kleine stukjes huid die haarzakjes bevatten, die zij met toestemming van zes verschillende donoren hadden verkregen. In plaats van te proberen de minuscule cellen met de hand uit te snijden, gebruikten ze een specif kind enzym, een type eiwit dat werkt als een biologisch oplosmiddel, om het weefsel voorzichtig los te maken. Ze plaatsten de stukjes huid in een oplossing die dit enzym bevatte, voor een duur van twee uur, waardoor het weefsel verzachtte. Om ervoor te zorgen dat de haarzakjes volledig scheidden van het omliggende vet en de huid, schudden ze het mengsel voorzichtig vijf minuten lang. Deze stap was cruciaal; het hielp de dermale papillae te bevrijden uit de rest van het weefsel zonder hen te beschadigen.

Zodra het weefsel los was, gebruikten de onderzoekers een machine om het mengsel met hoge snelheid te laten draaien, waardoor de zwaardere haarzakjes en papillae naar de bodem van de buis zakten terwijl het lichtere vet en de resten naar boven dreven. Ze herhaalden dit was- en draaiproces om het monster grondig te reinigen. Onder een microscoop konden de onderzoekers de dermale papillae zien als kleine, peervormige of ovale structuren. Ze pikten deze voorzichtig uit met fijne pincetten en plaatsten ze in een kweekschaal. Om de cellen te helpen groeien, voegden ze een voedselrijke vloeistof toe die specifieke groeifactoren bevat, waaronder stoffen die cellen aanmoedigen om te delen en jong te blijven. Vervolgens monitorden ze de schaal gedurende zevenentwintig dagen, waarbij ze observeerden hoe de cellen bewogen en vermenigvuldigden.

De resultaten toonden aan dat de nieuwe methode goed werkte. Binnen enkele dagen nadat de papillae in de schaal waren geplaatst, begonnen cellen naar buiten te migreren vanuit het centrale cluster. Deze cellen groeiden in een radiaal patroon en verspreidden zich als spaken van een wiel. De cellen die het dichtst bij de oorspronkelijke papilla lagen, waren klein en dicht op elkaar gepakt, terwijl de cellen verder weg uitrekten tot lange, spoelvormige vormen. Gedurende de maand platte het centrale cluster af van een driedimensionale vorm naar een tweedimensionale laag, maar de oorspronkelijke papilla bleef zelfs op de zevenentwintigste dag zichtbaar en duidelijk aanwezig. Deze gestage groei suggereerde dat de cellen gezond en actief waren.

Om te bevestigen dat deze groeiende cellen inderdaad de stamcellen waren die zij hoopten te vinden, gebruikten de onderzoekers verschillende verschillende kleuringstechnieken, die lijken op chemische markeerstiften die specifieke celkenmerken laten oplichten of van kleur veranderen. Ze zochten eerst naar alkalische fosfatase, een enzym dat vaak in actieve stamcellen wordt gevonden. Ze vonden dat de cellen die gloeiden met deze marker dicht rond het centrum waar de papilla zat, met zeer weinig cellen aan de randen. Ze gebruikten een tweede methode, een speciale fluorescerende kleurstof die zich richt op levende stamcellen, en zagen een vergelijkbaar patroon: de gloeiende cellen waren geconcentreerd in het midden, met slechts enkelen verspreid nabij de periferie. De consistentie tussen deze twee verschillende tests gaf de onderzoekers sterk bewijs dat de stamcellen aanwezig waren en floreerden in het centrum van de kweek.

Het team controleerde ook voor twee andere markers. Eén was een eiwit genaamd Sox2, dat essentieel is om stamcellen in hun ruwe, ongedifferentieerde staat te houden. Wanneer ze naar dit eiwit zochten, zagen ze het oplichten binnen de kernen van de cellen, wat bevestigde dat de cellen hun stamcelachtige eigenschappen behielden. De laatste marker die ze testten was versican, een structureel eiwit dat betrokken is bij de haargroei. Interessant genoeg werden de cellen die gloeiden voor versican voornamelijk aan de buitenranden van het groeiende cluster gevonden, in plaats van in het midden. Dit suggereert dat, hoewel de kern van de kweek de meest krachtige stamcellen vasthield, de cellen aan de buitenkant aan het rijpen waren en andere rollen op zich namen terwijl ze zich verspreidden.

De studie concludeert dat deze verbeterde isolatietechniek een effectieve manier is om een groot aantal gezonde dermale papilla-cellen te verkrijgen die hun stamcelvermogens behouden. Door een milde enzymatische digestie te combineren met een specifieke schudstap, waren de onderzoekers in staat om de cellen efficiënter te scheiden dan voorheen. Het feit dat deze cellen goed groeiden en meerdere tekenen van stamcellen vertoonden, bevestigt dat de dermale papilla inderdaad een rijke bron is van deze krachtige cellen. Deze bevinding biedt een solide fundament voor toekomstig werk, en biedt een betrouwbare manier om de cellen te verzamelen die nodig zijn om de haargroei te bestuderen en potentieel nieuwe behandelingen te ontwikkelen voor huid- en haarcondities.