Zellatlas liefert neue Einblicke in den Aufbau der Haut

Zum ersten Mal haben Forschende einen Atlas einzelner Zellen der pränatalen menschlichen Haut erstellt, um zu verstehen, wie sich die Haut bildet und was bei Krankheiten schief läuft.

Das Team des Wellcome Sanger Institute und der Newcastle University nutzte die Einzelzell-Sequenzierung und Genomikverfahren, um den Atlas zu erstellen und die Bildung der Haut, einschließlich der Haarfollikel, zu untersuchen. Diese Erkenntnisse könnten in der regenerativen Medizin und bei Hauttransplantationen für Brandopfer genutzt werden.

In einer in Nature veröffentlichten Studie schufen sie ein „Mini-Organ“ der Haut mit der Fähigkeit zum Haarwachstum. Sie zeigten, dass Immunzellen eine wichtige Rolle bei der narbenlosen Hautreparatur spielen, was klinische Anwendungen zur Vermeidung von Narbenbildung nach Operationen ermöglichen könnte. Der Hautatlas, Teil des Human Cell Atlas, liefert ein molekulares „Rezept“ für den Aufbau der Haut und ein neues Modell zur Untersuchung angeborener Hauterkrankungen.

Die Haut entwickelt sich in der sterilen Umgebung des Mutterleibs, wobei alle Haarfollikel vor der Geburt gebildet werden – nach der Geburt gibt es einen Follikelzyklus, aber es werden keine neuen Follikel gebildet. Vor der Geburt hat die Haut die einzigartige Fähigkeit, ohne Narbenbildung zu heilen.

Da Tiermodelle entscheidende Unterschiede aufweisen, konzentrierte sich das Team auf die menschliche Haut. Sie untersuchten die genetischen Faktoren, die angeborene Hauterkrankungen wie Blasenbildung und schuppige Haut verursachen.

Prof. Muzlifah Haniffa vom Wellcome Sanger Institute erklärte: „Unser pränataler menschlicher Hautatlas und unser Organoidmodell bieten der Forschungsgemeinschaft frei verfügbare Instrumente zur Untersuchung angeborener Hauterkrankungen und zur Erforschung der Möglichkeiten der regenerativen Medizin. Wir machen aufregende Fortschritte auf dem Weg zur Erstellung des menschlichen Zellatlasses, um die biologischen Schritte zu verstehen, wie der Mensch aufgebaut ist, und um zu untersuchen, was bei Krankheiten schief läuft.“

Das Team verwendete Proben vorgeburtlicher Haut, die sie mittels räumlicher Transkriptomik analysierten, um die zellulären Veränderungen während der Haut- und Haarfollikelentwicklung zu untersuchen. Mit adulten Stammzellen schufen sie ein Hautorganoid, das Haare wachsen lässt, und stellten fest, dass es der pränatalen Haut ähnlicher ist als der erwachsenen Haut.

Zusätzlich entdeckten sie, dass Makrophagen die Blutgefäßbildung im Organoid förderten und eine Schlüsselrolle bei der narbenlosen Hautreparatur spielen. Diese Erkenntnis könnte die Gefäßbildung in anderen Organoidmodellen verbessern.

Dr. Elena Winheim vom Wellcome Sanger Institute betonte das Potenzial dieser Forschung für die regenerative Medizin, insbesondere bei Haut- und Haartransplantationen für Brandopfer oder Menschen mit vernarbender Alopezie.

Der pränatale menschliche Hautatlas wird auch dazu dienen, zu ermitteln, in welchen Zellen die Gene aktiv sind bzw. exprimiert werden, die bekanntermaßen angeborene Haar- und Hauterkrankungen wie Blasenbildung und schuppige Haut verursachen. Die Forschenden fanden heraus, dass Gene, die an diesen Störungen beteiligt sind, in der pränatalen Haut exprimiert werden, d. h. sie entstehen in der Gebärmutter. Die in dieser Studie erzeugten Hautorganoide bieten ein neues, genaues Modell zur Untersuchung dieser Krankheiten.