Regulatory ścieżek sygnałowych BMP i WNT w homeostazie komórek macierzystych mieszka włosowego

Mieszek włosowy (HF, ang. Hair Follicle) jest dynamicznym organem umiejscowionym w skórze ssaków, który ulega cyklicznym fazom wzrostu, degradacji i spoczynku. W każdym mieszku włosowym, w miejscu zwanym uwypukleniem, znajduje się pula komórek macierzystych mieszka włosowego (hfSCs, ang. hair follicle Stem Cells) zdolnych do odbudowy naskórka, gruczołu łojowego oraz całego mieszka włosowego. Stanowią one doskonały model do badań, ponieważ skóra i włosy są łatwo dostępnym materiałem, a komórki te można utrzymywać i mnożyć poza organizmem w warunkach in vitro, bez utraty przez nie zdolności regeneracyjnych. Identyfikacja molekularnych czynników, które precyzyjnie regulują utrzymanie wewnętrznej równowagi pomiędzy różnymi ścieżkami sygnałowymi w cyklu regeneracyjnym mieszka włosowego jest bardzo ważnym zagadnieniem w biologii i medycynie regeneracyjnej. Komórki macierzyste włosa zaangażowane są bowiem w proces odnawianiu tkanek oraz gojenia się ran, a ich nieprawidłowe funkcjonowanie może powodować m.in. łysienie lub prowadzić do powstawania nowotworów skóry.

Przeprowadzone przez nas badania pozwoliły wykazać, że aktywność hfSCs w mieszkach włosowych kontrolowana jest przez dwie współzawodniczące ścieżki sygnałowe: BMP (ang. Bone Morphogenetic Protein) i WNT (ang. Wingless-type MMTV integration site family). Nadrzędnym celem proponowanych badań jest zrozumienie w jaki sposób cykl regeneracji włosa jest regulowany przez obie te ścieżki na poziomie molekularnym w komórkach macierzystych, z wykorzystaniem skóry i włosów jako modelu badawczego. Odkrycie mechanizmu w jaki czynniki regulatorowe kontrolują utrzymywanie wewnętrznego balansu ścieżek sygnałowych jest jednym z istotniejszych pytań w biologii i medycynie regeneracyjnej. W proponowanym projekcie badawczym funkcja wybranych regulatorów ścieżek sygnałowych BMP i WNT będzie badana za pomocą testu rekonstrukcji włosów i skóry w naturalnych warunkach w organizmie myszy. Unikalne modele badawcze stworzone przez naszą grupę za pomocą inżynierii genetycznej będą stanowiły doskonałe narzędzia do badania funkcji regulatorów obu ścieżek sygnałowych i zdolności komórek macierzystych do regeneracji skóry i mieszków włosowych.

Zrozumienie podstawowych procesów biologicznych jakie zachodzą z udziałem tych regulatorów ma fundamentalne znaczenie dla zastosowania hfSCs w medycynie regeneracyjnej w efektywnym leczeniu schorzeń, takich jak: poparzenia, owrzodzenia, łysienie czy nowotwory skóry. Stworzenie w pełni funkcjonalnej skóry wraz z jej przydatkami jest jednym z wyzwań nowoczesnej medycyny, ponieważ obecne metody leczenia ran skóry przebiegają z wytworzeniem blizn bez regeneracji włosów, co nie jest równoznaczne z pełną regeneracją.

Ponadto, ścieżki BMP i WNT odgrywają kluczową rolę w utrzymaniu równowagi różnych typów SCs, dlatego wyniki proponowanych badań mogą mieć znacznie dla zrozumienia uniwersalnego mechanizmu regulacji aktywności komórek macierzystych i mogą mieć zastosowane w różnych dziedzinach biologii i medycyny.