纽卡斯尔大学、Wellcome Sanger研究所等机构的研究人员近日首次绘制了人类产前皮肤的单细胞图谱，揭示了包含毛囊的人类皮肤是如何形成的。这项成果于10月16日发表在《Nature》杂志上，有望应用于再生医学，在烧伤患者的皮肤移植手术中制造新的毛囊。

研究团队还在培养皿中建立了一个迷你的皮肤器官。他们利用这个类器官模型展示了免疫细胞如何在无疤痕皮肤修复中发挥重要作用。这也有着广泛的应用前景，可防止手术后留下疤痕，或在创伤后实现无疤痕愈合。

皮肤是人体最大的器官，平均面积约为两平方米。它提供保护屏障，调节体温，并且能够自我再生。皮肤在子宫的无菌环境中发育，其中所有毛囊都在出生前形成。出生前，皮肤具有独特的愈合能力，不会留下疤痕。

然而，研究人类皮肤的发育一直非常困难，因为动物模型存在差异。作为人类细胞图谱计划的一部分，研究团队致力于研究人类皮肤是如何形成的。了解皮肤如何发育、各细胞在时空中的位置以及遗传学的作用，将有助于了解先天性皮肤病是如何形成的，比如鳞屑性皮肤病。

在这项研究中，研究人员使用了怀孕7-17周的产前人类皮肤样本。他们采用单细胞测序技术和空间转录组学技术来分析单个细胞在时间和空间上的变化，以及调节皮肤和毛囊发育的细胞变化。他们描述了人类毛囊是如何形成的，以及与小鼠毛囊有何差异。

他们还利用成体干细胞培育出皮肤类器官（SkO）模型，这种迷你皮肤上能够生长出毛发。他们比较了产前皮肤和类器官皮肤的分子特征，发现类器官皮肤模型更接近产前皮肤，而不是成体皮肤。

研究人员发现，皮肤类器官中的血管形成不如产前皮肤。通过在类器官中加入巨噬细胞，他们发现巨噬细胞促进了血管形成。之后，他们还利用三维成像技术评估了组织内的血管形成情况。

众所周知，这些免疫细胞可以保护皮肤免受感染。不过，这是首次证明巨噬细胞通过支持血管生长，在人类皮肤的早期发育中发挥关键作用。这为改善其他组织类器官的血管化提供了一种选择。

研究人员还分析了产前皮肤和成体皮肤之间的细胞类型差异。他们展示了巨噬细胞如何在产前皮肤的无疤痕修复中发挥重要作用，这有望应用于临床，以避免手术或创伤后留下疤痕。

通过这项研究，他们为人类皮肤的形成和毛囊的形成提供了一份分子“配方”。利用这些发现，人们有望在再生医学应用中制造出新毛囊，为烧伤患者或瘢痕性脱发患者带来福音。

利用人类产前皮肤图谱，研究人员还可以确定与皮肤病相关的基因在哪些细胞中是活跃的，比如鳞屑性皮肤病。他们发现，与这些疾病有关的基因在产前皮肤中表达，这意味着它们来源于子宫。这项研究创建的皮肤类器官为研究这些疾病提供了一个新的准确模型。

共同第一作者、纽卡斯尔大学的Nusayhah Hudaa Gopee博士表示：“我们很高兴能够培育出一个有毛发生长的皮肤类器官模型。在这个过程中，我们发现了免疫细胞在促进皮肤组织血管生长方面具有重要作用，这有助于改善其他类器官模型。同时，巨噬细胞似乎也在产前皮肤的无疤痕修复中起着关键作用。”

研究人员认为，这份人类产前皮肤图谱为探索与先天性毛发和皮肤疾病相关的基因提供了一份宝贵资源。目前，他们在网站上免费提供这些数据（https://developmental.cellatlas.io/fetal-skin）。