PVA表面上の制御可能な皮膚乳頭スフェロイドのスケーラブルな生成と、毛包の再生に対するスフェロイドサイズの効果

臓器のサイズと数は、毛包（HF）の再生のためのバイオエンジニアリングにおける重要な問題です。マウスHF真皮乳頭（DP）細胞は、凝集体として移植されるとHF新生を誘導することができます。ただし、マウスとヒトのDP凝集体の調製がHF誘導性にどのように影響し、再生されたHFのサイズが決定されていません。ここでは、再現可能な実験のために一般的なラボで制御可能なヒトおよびラットDPスフェロイドの生産のためのスケーラブルな方法を報告します。より疎水性のポリエチレンおよびポリ（エチレン - コイビニルアルコール）と比較して、DP細胞は親水性ポリビニルアルコール（PVA）に粘着性が低いです。PVAでコーティングされた96羽の市販の市販のPCRチューブアレイに播種されたDP細胞は、進行性圧縮を備えた単一のスフェロイドにすぐに凝集します。さまざまな種まきの細胞数と培養期間を使用すると、スフェロイドのサイズと細胞数を制御できます。得られたスフェロイドは、生存率が高く、DP文字を保存します。主要な実験の証明を実施して、HF再生の効率と有効性に対するサイズ効果を調べました。ヒトとラットのDPスフェロイドの両方がHF新生を誘導することができ、より大きなDPスフェロイドがより高いHF誘導性を示すことができることがわかりました。ただし、再生した毛繊維の平均直径は、移植されたDPスフェロイドのサイズが大きくなると大幅に変化しませんでした。結果は、適切なサイズのDPスフェロイドがHF誘導性に不可欠であることを示唆していますが、そのサイズを厚い再生髪に直接変換することはできません。また、私たちの結果は、他の上皮臓器の再生における効率と有効性にも影響を及ぼします。

Organ size and numbers are vital issues in bioengineering for hair follicle (HF) regeneration. Murine HF dermal papilla (DP) cells are able to induce HF neogenesis when transplanted as aggregates. However, how the preparation of murine and human DP aggregates affects HF inductivity and the size of regenerated HF is yet to be determined. Here we report a scalable method for production of controllable human and rat DP spheroids in general labs for reproducible experiments. Compared with more hydrophobic polyethylene and poly(ethylene-co-vinyl alcohol), DP cells are poorly adhesive to hydrophilic polyvinyl alcohol (PVA). Seeded in PVA-coated 96-welled commercial PCR tube arrays, DP cells quickly aggregate into single spheroids with progressive compaction. Varying seeded cell numbers and culture periods enables us to control the size and cell number of the spheroids. The spheroids obtained have high viability and preserve DP characters. A proof of principle experiment was conducted to examine the size effect on the efficiency and efficacy of HF regeneration. We found that both human and rat DP spheroids are able to induce HF neogenesis and larger DP spheroids exhibit higher HF inductivity. However, the average diameter of regenerated hair fiber did not significantly change with the increasing size of transplanted DP spheroids. The result suggests that an appropriate size of DP spheroid is essential for HF inductivity, but its size cannot be directly translated to a thicker regenerated hair. Our results also have implications on the efficiency and efficacy in the regeneration of other epithelial organs.