这篇研究论文由Anran Yuan、Yueting Gu、Qiong Bian、Ruxuan Wang、Yihua Xu、Xiaolu Ma、Yanjun Zhou和Jianqing Gao等作者共同完成，发表在2022年8月19日的《Journal of Controlled Release》期刊上。研究团队主要来自浙江大学药学院、浙江大学医学院附属第二医院、浙江环领医药科技有限公司等机构。该研究聚焦于通过促进毛囊周围血管生成（perifollicular angiogenesis）来治疗雄激素性脱发（androgenetic alopecia, AGA），并提出了一种基于条件培养基（conditioned media, CM）和可溶性微针（microneedles, MNs）的创新治疗方法。

研究背景

雄激素性脱发（AGA）是最常见的脱发类型，影响高达50%的男性。毛囊周围的血管生成对毛发生长至关重要，因为毛囊的生长依赖于周围血管提供的营养。然而，AGA患者的毛囊周围血管生成不足，血管内皮生长因子（VEGF）等关键血管生成因子的表达下调，导致毛囊营养供应不足。现有的治疗方法如米诺地尔（minoxidil）虽然通过促进血管生成来诱导毛发生长，但其疗效有限且需要频繁使用。因此，开发一种更有效的治疗方法具有重要意义。

近年来，间充质干细胞（mesenchymal stem cells, MSCs）衍生的条件培养基（CM）因其含有多种促进血管生成的因子而受到关注。缺氧预处理可以激活MSCs分泌更多的血管生成相关因子，如缺氧诱导因子-1α（HIF-1α），从而增强CM的血管生成能力。然而，CM中的生物活性因子难以穿透皮肤屏障，传统的注射或滚针辅助给药方式存在侵入性大、患者依从性差等问题。因此，研究团队提出了一种结合CM和可溶性微针（MNs）的创新给药系统，旨在通过微创方式将CM直接递送至毛囊周围，促进血管生成和毛发生长。

研究流程

研究分为以下几个主要步骤：

1. CM的制备与评估：

   • 从大鼠骨髓中分离MSCs，并在常氧（21% O2）和缺氧（1% O2）条件下培养24小时，收集CM。
   • 通过ELISA检测CM中HIF-1α和VEGF的表达水平，评估其血管生成能力。
   • 使用人脐静脉内皮细胞（HUVECs）进行体外实验，评估CM对血管生成的影响，包括管形成实验和细胞迁移实验。

2. CM-MNs的制备与表征：

   • 使用透明质酸（hyaluronic acid, HA）和PVP-K90作为基质材料，通过两步离心铸造法制备CM-MNs。
   • 通过扫描电子显微镜（SEM）和共聚焦显微镜对CM-MNs的形态进行表征。
   • 评估CM-MNs的机械强度和皮肤穿透能力，确保其能够有效穿透皮肤并递送CM。

3. 体内实验：

   • 建立AGA小鼠模型，通过每日局部应用睾酮溶液诱导脱发。
   • 将小鼠分为五组：模型组、空白微针组、CM注射组、CM-MNs组和米诺地尔组，分别进行不同处理。
   • 评估各组小鼠的毛发生长情况、毛囊干细胞激活情况以及毛囊周围血管生成情况。

4. 数据分析：

   • 通过免疫荧光染色、ELISA等方法检测皮肤组织中VEGF、CD31等血管生成相关标志物的表达。
   • 使用ImageJ软件对实验结果进行定量分析，评估各组之间的差异。

主要结果

1. CM的血管生成能力：

   • 缺氧预处理的MSCs衍生的CM中HIF-1α表达显著高于常氧条件下的CM。
   • 缺氧CM显著增强了HUVECs的VEGF表达、管形成和细胞迁移能力，表明其具有更强的血管生成促进作用。

2. CM-MNs的表征：

   • CM-MNs具有良好的机械强度和皮肤穿透能力，能够有效递送CM至毛囊周围。
   • CM-MNs在体外和体内实验中均表现出良好的生物相容性。

3. 毛发生长与血管生成：

   • CM-MNs组小鼠的毛发生长速度、毛发密度和毛发直径均显著优于其他组，尤其是米诺地尔组。
   • CM-MNs显著促进了毛囊周围血管生成，并激活了毛囊干细胞，表明其通过促进血管生成来诱导毛发生长。

4. 血管生成与毛囊干细胞激活的关系：

   • 通过抑制血管生成（使用TNP-470），CM-MNs诱导的毛发生长和毛囊干细胞激活被显著抑制，进一步验证了血管生成在毛发生长中的关键作用。

结论

该研究开发了一种基于缺氧预处理MSCs衍生的CM和可溶性微针的创新给药系统（CM-MNs），能够通过促进毛囊周围血管生成和激活毛囊干细胞来有效治疗雄激素性脱发。CM-MNs具有微创、高效、患者依从性高等优点，为AGA的临床治疗提供了新的策略。此外，研究还揭示了毛囊周围血管生成与毛囊干细胞激活之间的紧密关联，为未来的脱发治疗研究提供了重要方向。

研究亮点

1. 创新性给药系统：首次将缺氧预处理的MSCs衍生的CM与可溶性微针结合，实现了CM的高效递送和毛囊周围血管生成的显著增强。
2. 微创治疗：CM-MNs通过微创方式递送药物，避免了传统注射或滚针的侵入性和疼痛问题，提高了患者的依从性。
3. 血管生成与毛囊干细胞激活的关联：研究首次通过实验验证了毛囊周围血管生成对毛囊干细胞激活的关键作用，为脱发机制研究提供了新的见解。

研究意义

该研究不仅为雄激素性脱发的治疗提供了一种新的微创治疗方法，还通过揭示血管生成与毛囊干细胞激活之间的关系，为未来的脱发治疗研究提供了重要的理论基础。CM-MNs的成功应用展示了其在临床治疗中的巨大潜力，有望成为AGA治疗的新选择。