Biotechnologisch hergestellte Hautorganoide: von der Entwicklung bis zur Anwendung

Military Medical Research Band 10, Artikelnummer: 40 (2023) Diesen Artikel zitieren

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In den letzten Jahren wurden erhebliche Fortschritte bei der Entwicklung hochentwickelter Hautorganoide erzielt. Diese Organoide dienen als dreidimensionale Modelle, die die menschliche Haut nachahmen. Sie haben sich zu komplexen Strukturen entwickelt und werden aufgrund ihrer Fähigkeit, die Einschränkungen zweidimensionaler Systeme und ethischer Bedenken zu überwinden, zunehmend als wirksame Alternativen zu traditionellen Kulturmodellen und menschlicher Haut anerkannt. Die inhärente Plastizität von Hautorganoiden ermöglicht deren Konstruktion in physiologische und pathologische Modelle und ermöglicht so die Untersuchung der Hautentwicklung und dynamischer Veränderungen. Dieser Aufsatz bietet einen Überblick über die entscheidende Arbeit auf dem Weg von der 3D-geschichteten Epidermis zu zystenähnlichen Hautorganoiden mit Anhängseln. Darüber hinaus werden die neuesten Fortschritte in der Organoidkonstruktion hervorgehoben, die durch modernste technische Techniken wie 3D-Druck und mikrofluidische Geräte ermöglicht werden. Die Übersicht fasst auch die vielfältigen Anwendungen von Hautorganoiden in der Entwicklungsbiologie, Krankheitsmodellierung, regenerativen Medizin und personalisierten Medizin zusammen und diskutiert sie unter Berücksichtigung ihrer Aussichten und Grenzen.

Als größtes Organ des Körpers erfüllt die Haut eine Reihe von Funktionen, darunter Schutz, Empfindung und Wärmeregulierung. Es besteht aus drei Schichten, die von einer Membran umgeben sind: Epidermis, Dermis und Hypodermis. Die Epidermis besteht aus eng miteinander verbundenen Keratinozyten, die ein Stratum Corneum bilden, um Umwelteinflüssen standzuhalten. Die Dermis ist eine komplexe Struktur, die Mechanorezeptoren, sensorische Nerven, Blutgefäße, Schweißdrüsen, Haarfollikel sowie eine reichlich vorhandene extrazelluläre Matrix und Fibroblasten beherbergt. Die Unterhaut enthält subkutanes Fettgewebe, das Energie und Wachstumsfaktoren speichert [1, 2]. Die Haut beherbergt auch ein robustes Immunsystem, einschließlich Langerhans-Zellen in der Epidermis, dendritischen Zellen in der Dermis als Teil des angeborenen Immunsystems und peripheren Leukozyten, die während der Infektionsresistenz rekrutiert werden [3].

Das Konzept der Organoide hat sich parallel zu Fortschritten in verwandten Bereichen weiterentwickelt. Im Großen und Ganzen handelt es sich bei Organoiden um dreidimensionale (3D) Kulturen, die aus pluripotenten Stammzellen, fötalen Stammzellen oder adulten Stammzellen gewonnen werden. Im weiteren Sinne beziehen sich Organoide auf 3D-Zellkulturen, die spezifische Merkmale von Organen oder Geweben im menschlichen Körper nachahmen können. In unserer Übersicht umfasst diese umfassendere Definition die Konzepte „zelluläres Sphäroid oder Aggregat“, „rekonstruierte 3D-Haut“ und „biotechnologisch hergestellte Hautstruktur“. Die in dieser Übersicht diskutierten Hautorganoide sind In-vitro-3D-Gewebekonstrukte, die verschiedene Zelltypen umfassen und morphologische und funktionelle Kompetenz als Hautsurrogate aufweisen.

Die Idee eines Hautkultursystems als In-vitro-Ersatz wurde erstmals 1975 vorgeschlagen. Rheinwatd et al. [4] waren Pioniere bei der Entwicklung einer selbstorganisierenden Strategie zur Erzeugung von Plattenepithel, die eine serielle Co-Kultivierung primärer menschlicher Keratozyten und bestrahlter Mausfibroblasten beinhaltete. Dieser Durchbruch ebnete den Weg für die In-vitro-Kultur von selbstorganisiertem Hautgewebe. Im Jahr 1989 wurde eine Fibroblasten-Fütterungsstrategie eingeführt, um eine stabile Ansiedlung und Expansion von Keratinozyten sicherzustellen [5]. Anschließend wurden embryonale Stammzellen (ESCs) und induzierte pluripotente Stammzellen (iPSCs) nacheinander als leistungsstarke und effiziente Werkzeuge zur Untersuchung der In-vitro-Hautorganogenese eingesetzt. In den späten 2000er und frühen 2010er Jahren wurden aus ESCs und iPSCs abgeleitete 3D-selbstorganisierte, geschichtete Epidermisäquivalente entwickelt, die einen bedeutenden Meilenstein auf dem Gebiet der Hautorganoide darstellten [6,7,8,9,10]. Dies stellte einen großen Durchbruch dar und etablierte Hautorganoide als wirksame Werkzeuge für die In-vitro-Hautkultur. Im Jahr 2020 haben Lee et al. [11] berichteten über den Aufbau eines nahezu vollständigen in vitro selbstorganisierten Hautsystems, das sich von iPSCs unterscheidet und ein hierarchisches Hautorganoid bildet, das viele Anhängselstrukturen, einschließlich Haarfollikel, rekapituliert. Fast gleichzeitig wurden Organoide entwickelt, die Talg- oder Schweißdrüsen enthalten, die aus umprogrammierten Epithelgewebezellen stammen, was die Integration von Anhängseln in ein reifes Hautgenerationssystem demonstriert [12, 13] (Abb. 1a).

Meilensteine ​​und technische Roadmap der Hautorganoidgenerierung. a Seit der Einführung des ersten Hautorganoids durch Rheinwald und Green im Jahr 1975 wurden erhebliche Fortschritte bei der Herstellung von Hautorganoiden erzielt, was verschiedene Meilensteine ​​auf diesem Gebiet markierte. b Das herkömmliche Protokoll zur Erzeugung von Hautorganoiden beinhaltet die Nutzung der Selbstorganisationsfähigkeit verschiedener Zellpopulationen. Diese Zellen können aus gesundem Hautgewebe, Geweben mit Erbkrankheiten oder Tumoren stammen. Darüber hinaus haben sich nach der Entwicklung von Differenzierungsprotokollen menschliche pluripotente Stammzellen (hPSCs) als weitere Zellquelle herausgestellt. Die Vaskularisierung wird auch durch die Einbeziehung menschlicher Endothelzellen aus der Nabelschnurvene (HUVECs) berücksichtigt. c Allerdings bleibt die Erzeugung hautspezifischer Zellen aus hPSCs eine Herausforderung. Im Jahr 2011 beschäftigte sich Christianos Gruppe erfolgreich mit der Frage der Gewinnung von Keratinozyten aus hPSCs. d Die Kultivierung somatischer Stammzellen ist ein weiterer vielversprechender Ansatz. Fuchs et al. trennten Blimp1+-Zellen aus Hautgewebe und konstruierten erfolgreich Talgdrüsenorganoide durch eine 12-tägige 3D-Kultur in vitro. e Im Jahr 2020 haben Lee et al. veröffentlichten ihre Arbeit zur Erzeugung von Hautorganoiden vollständig aus induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSCs). Diese zystenartigen Strukturen sind gut geschichtet und enthalten reichhaltige Anhängsel. iPSC-induzierte pluripotente Stammzelle, menschliche embryonale Stammzelle hESC, menschliche pluripotente Stammzelle hPSC, EDA-Ektodysplasin A, RA-Retinsäure, BMP4-Knochenmorphogenes Protein 4, KRT-Keratin, TP63-Tumorprotein p63, E8-Essential-8-Medium, durch Blimp1 B-Lymphozyten induzierte Reifung Protein 1, bFGF Basis-Fibroblasten-Wachstumsfaktor, E6SFB E6-Medium + SB431542 + bFGF + BMP4, E6LF E6-Medium + LDN + bFGF, OMM Organoid-reifes Medium

Hautorganoide sind vielversprechend für die Erforschung der Organogenese, Arzneimitteltests und der regenerativen Medizin. Es gibt jedoch Herausforderungen im Zusammenhang mit wissenschaftlichen und ethischen Aspekten, die angegangen werden müssen. Dazu gehören das Fehlen wichtiger Zelltypen und die Unfähigkeit, die komplexe Struktur der natürlichen Haut vollständig nachzubilden. Darüber hinaus behindert die lange Differenzierungs- und Reifungsdauer ihre Anwendung bei dringenden Patientenbedürfnissen. Darüber hinaus schränken die begrenzte Größe und Lebensdauer von Organoiden ihre breitere Anwendung und Zugänglichkeit ein. In dieser Übersicht möchten wir eine umfassende Zusammenfassung bestehender Studien zu Hautorganoiden liefern und dabei Themen wie Kulturmethoden, Reifungstechniken, Anwendungen und Einschränkungen abdecken. Wir glauben, dass Fortschritte in den technischen Methoden und ein tieferes Verständnis der Hautdifferenzierungsprozesse die Entwicklung robusterer und funktionellerer Hautorganoide beschleunigen werden [14].

Die Epidermis, ein geschichtetes Epithel, besteht aus zwei Hauptzelltypen: der Basalschicht, die epidermale Stammzellen enthält, und der oberflächlichen Schicht, die aus spezialisierten Keratinozyten besteht. Die epidermalen Stammzellen sind für die kontinuierliche Regeneration der Epidermis verantwortlich, die alle 40–56 Tage stattfindet, während sie sich vermehren [15]. Wenn sich diese proliferativen Zellen nach außen bewegen, durchlaufen sie eine Differenzierung und bilden unterschiedliche Schichten in der Epidermis, einschließlich der Dorn-, Körner- und Hornschicht [16]. Jüngste Studien haben das Vorhandensein heterogener Populationen epidermaler Stammzellen aufgedeckt und stellen damit die Annahme in Frage, dass eine einzelne Population allein für die Aufrechterhaltung der Plastizität und Homöostase der Haut verantwortlich ist [17].

Während der Embryonalentwicklung entsteht die Epidermis aus dem Oberflächenektoderm, das nach der Neurulation durch die Expression von Keratin 8 (KRT8) und KRT18 gekennzeichnet ist. Der Wnt-Signalweg spielt eine entscheidende Rolle bei der Ausrichtung der ektodermalen Zellen auf ein epidermales Schicksal, indem er die Reaktion auf Fibroblasten-Wachstumsfaktoren (FGFs) hemmt. Diese Hemmung fördert die Expression von knochenmorphogenetischen Proteinen (BMPs), die wiederum den Differenzierungsprozess einleiten, der zur epidermalen Bildung führt [18]. Da es sich um Zellen in der Basalschicht der Epidermis handelt, sind charakteristische Marker wie KRT5 und KRT14 hochreguliert, während KRT8 und KRT18 herunterreguliert sind [19]. Während sich Keratinozyten-Vorläuferzellen zur terminalen Differenzierung verpflichten, wandern sie in die obere Basalschicht und exprimieren KRT10. Oberhalb dieser Schicht bilden sich die Körnerschicht und die Hornschicht, die durch das Vorhandensein von Filaggrin und Loricrin gekennzeichnet sind [20]. Die Basalmembran bietet den basalen Epidermiszellen strukturelle Unterstützung und spielt auch eine entscheidende Rolle bei Signalwegen, die das Schicksal und die Funktion der Zelle bestimmen [21]. Melanozyten, die für die Pigmentierung der Haut verantwortlich sind, befinden sich in der Basalschicht und stammen aus Zellen der Neuralleiste [22].

Die Dermis liegt unter der Basalmembran der Epidermis und ist eine Bindegewebsschicht, die der Epidermis und den Hautanhangsgebilden Halt gibt. Es zeichnet sich durch eine reichhaltige extrazelluläre Matrix aus und enthält Blutgefäße, Lymphgefäße, Nerven, Adipozyten und Immunzellen [23]. Die Dermis ist in zwei verschiedene Schichten unterteilt: die retikuläre Dermis und die papilläre Dermis. Die papilläre Dermis mit höherer enzymatischer Aktivität und Fibroblastendichte spielt eine entscheidende Rolle bei der Haarfollikelbildung. Andererseits erleichtert die retikuläre Dermis im unteren Bereich die anfängliche Hautreparatur und rekrutiert Zellen aus der früheren Schicht [24].

Die Dermis stammt aus drei verschiedenen mesenchymalen Quellen. Die Neuralleiste trägt zur Entwicklung der Dermis im Gesicht und am Hals bei, während das seitliche Plattenmesoderm für die Dermis in den Gliedmaßen und der Körperwand verantwortlich ist. Aus dem paraxialen Mesoderm entsteht die Dermis im Rücken [2]. Fibroblasten in der gesamten Dermis exprimieren hohe Mengen an Rezeptoren für den aus Blutplättchen gewonnenen Wachstumsfaktor α (PDGFRα) und PDGFRβ, die an der Regulierung der Kollagenfibrillenanordnung beteiligt sind [25]. Interessanterweise können spezifische Fibroblastenmarker je nach Art variieren. In der menschlichen Haut werden SFRP2/DPP4 und FMO1/LSP1 zur Definition wichtiger Fibroblastenpopulationen verwendet, während Watts Gruppe Marker für murine dermale Papille (CRABP1), papilläre (DPP4/CD26) und retikuläre (PDPN, SCA1/ATXN1) Fibroblasten identifiziert hat [24, 26, 27].

Die Unterhaut, die sich unterhalb der retikulären Dermis befindet, besteht aus locker angeordnetem Bindegewebe. Die Dicke des Unterhautfettgewebes variiert je nach Körperlage, Geschlecht und Ernährungszustand. Zusätzlich zu ihrer Rolle bei der Wärmeisolierung und Energiespeicherung tragen Adipozyten zum Regenerationszyklus der Haarfollikel bei, indem sie verschiedene Faktoren absondern, darunter den aus Blutplättchen gewonnenen Wachstumsfaktor (PDGF) [28, 29].

Die Hautanhangsgebilde umfassen die Talgdrüseneinheit, Schweißdrüsen und Nägel. Die Talgdrüseneinheit besteht aus dem Haarschaft, dem Haarfollikel, der Talgdrüse und dem Musculus arrector pili. Der Haarschaft weist eine komplizierte Struktur und vielfältige Muster auf, die Bart, Haare und Lanugo voneinander unterscheiden [30,31,32]. An der Entwicklung des Haarschafts sind mehrere Stammzellpopulationen und Signalwege beteiligt. Ektodermale Haarfollikelstammzellen (HFSCs) bilden die Talgdrüse und die apokrine Drüse, während sich aus dem Mesoderm stammende Zellen zur follikulären dermalen Papille und der Bindegewebshülle entwickeln. Aus der Neuralleiste stammende Melanozyten-Vorläufer erzeugen die Pigmenteinheit in der Nähe der Hautpapille [33]. Der Wnt/β-Catenin-Weg spielt eine Rolle bei der Aktivität und den Zellschicksalentscheidungen von Hautstammzellen. Die asymmetrische Wnt-Signalisierung führt zur Bildung des Haarmarks (gekennzeichnet durch KRT75), der inneren Wurzelscheide (gekennzeichnet durch KRT71), der äußeren Wurzelscheide (gekennzeichnet durch KRT5) und der Ausbuchtung [34]. In Abwesenheit von β-Catenin endet die Differenzierung in der Epidermis und nicht in den follikulären Keratinozyten [35]. Der parakrine transformierende Wachstumsfaktor β (TGF-β) aktiviert SMAD2/3, um das Hemmsignal von BMP auszugleichen. HFSCs exprimieren das Zielgen Tmeff1, um die BMP-Schwellenwerte zu senken [36].

Die mesenchymal-epitheliale Signalübertragung reguliert die epidermale Strukturierung und die Morphogenese von Hautanhangsgebilden [37]. Ekkrine Schweißdrüsen exprimieren K7, K9 und das karzinoembryonale Antigen (CEA), wobei CEA ausschließlich in Schweißdrüsen normaler Haut exprimiert wird [38]. Blimp1 spielt eine entscheidende Rolle in den Vorläuferzellen der Schweißdrüsen, und der Verlust von Blimp1 stimuliert C-Myc, was die Aktivität der Wölbungsstammzellen erhöht [39]. Die Spezifizierung von Schweißdrüsen erfolgt durch mesenchymale BMPs und Fibroblasten-Wachstumsfaktoren, die Epithelknospen signalisieren und die Produktion von epithelialem Sonic Hedgehog (SHH) unterdrücken. Umgekehrt überwiegt mesenchymales SHH die BMP-Produktion in Haarfollikeln, was zu deren Spezifikation führt [40].

Die spezifische Identität der Zellen, die die kutane Nische bilden und für die Homöostase und Regeneration der Haut verantwortlich sind, ist nach wie vor kaum verstanden. Daher ist die weitere Erforschung der Interaktion und Kommunikation zwischen verschiedenen Zelllinien von entscheidender Bedeutung, um die Entwicklung von Hautorganoidmodellen voranzutreiben. Darüber hinaus weist die Haut im gesamten Körper Unterschiede in Bezug auf Dicke, Textur und das Vorhandensein unterschiedlicher Strukturen auf. Bestimmte Bereiche der Haut, wie etwa die Handflächen und Fußsohlen, haben eine dickere Epidermis und weisen keine Talgdrüseneinheit auf, beherbergen dafür aber zahlreiche Schweißdrüsen [2]. Daher ist die Fähigkeit von Hautorganoiden, mehrere Hauttypen in vitro zu regenerieren, von entscheidender Bedeutung, um den unterschiedlichen Eigenschaften der Haut in verschiedenen Regionen gerecht zu werden.

3D-In-vitro-Hautanaloge sind in der Lage, die vollständige Struktur und Zellzusammensetzung natürlicher Haut, einschließlich Epidermis, Dermis und Hautanhangsgebilde, originalgetreu nachzubilden und übertreffen damit die Genauigkeit und Genauigkeit herkömmlicher 2D-Modelle [41, 42] (Abb. 1b). . Im Jahr 2011 stellten Itoh et al. [9] erzeugten erfolgreich 3D-Hautäquivalente, indem sie iPSC-abgeleitete Keratinozyten auf ein Matrixgerüst mit normalen menschlichen Fibroblasten aussäten (Abb. 1c). Die Differenzierung von iPSCs in Keratinozyten wurde mithilfe von RA und BMP4 erreicht. RA förderte die epitheliale Differenzierung, während BMP4 die neuronale Differenzierung verhinderte [43]. Die resultierenden Organoide zeigten eine Schichtung von iPSC-Keratinozyten und ähnelten stark der komplexen Schichtung der nativen Epidermis [44]. Anschließend wurden aus normalem menschlichem Gewebe isolierte Fibroblasten durch von iPSC abgeleitete Fibroblasten ersetzt, was zur Erzeugung rein iPSC-abgeleiteter Organoide führte [10]. Kim et al. [20, 45, 46] verfolgten bei der Konstruktion von Hautorganoiden einen ähnlichen Ansatz. Sie erzeugten iPSC-Linien aus HLA-homozygoten mononukleären Nabelschnurblutzellen und mononukleären Zellen des peripheren Blutes. Ihre Methode bot Vorteile bei der Überwindung der Immunabstoßung und zeigte großes Potenzial für den klinischen Einsatz. Darüber hinaus führten sie während der Keratinozytendifferenzierung EGF ein, um die Proliferation und Differenzierung zu stimulieren [47]. Das Team transplantierte seine Organoide erfolgreich in immundefiziente Mäuse und heilte so effektiv Hautläsionen.

Technische Techniken haben sich bei der Wiederherstellung der komplexen Struktur der menschlichen Haut als wirksam erwiesen. Blackstone et al. [48] ​​nutzten den 3D-Druck, um Rete-Kamm-ähnliche Strukturen nachzubilden, was zu einer deutlichen Verbesserung der Basalmembranbildung führte und die epidermale Proliferation und Differenzierung förderte. Melanozyten, die für den Lichtschutz und die Thermoregulation der Haut verantwortlich sind, befinden sich typischerweise in der Basalschicht der Epidermis am Übergang zur Dermis [49]. Die Zugabe von iPSC-abgeleiteten Melanozyten zu Hautäquivalenten hat die Komplexität von In-vitro-Hautmodellen erhöht [50]. Supp et al. [51] zeigten, dass solche Hautmodelle lichtschützende Fähigkeiten besitzen und so den durch UV-induzierte DNA-Schäden verursachten Schaden reduzieren.

Die Funktionalität und klinische Anwendung von Hautorganoiden wurde durch das Fehlen von Hautanhangsgebilden erheblich eingeschränkt. Daher ist die Regeneration von künstlichem Hautgewebe, das Anhängsel enthält, von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung menschlicher Hautersatzstoffe und Fortschritte in der regenerativen Medizin. Ein gängiger Ansatz zur In-vitro-Bildung menschlicher Haarfollikel besteht in der Kombination von Hautpapillenzellen mit Epithelkomponenten. Isolierte menschliche Hautpapillenzellen können ihre Induktionsfähigkeit teilweise wiedererlangen, wenn sie als Sphäroide gezüchtet werden, was zur Induktion der Neogenese menschlicher Haarfollikel führt [52]. Kalabusheva et al. [53] etablierten zwei Haarfollikel-Keimmodelle unter Verwendung menschlicher Hautpapillenzellen und Keratinozyten. Sie fanden heraus, dass die Vermischung dieser beiden Zelltypen als Aggregate die Wechselwirkungen zwischen Zellen und ihrer umgebenden Nische während der Haarfollikelrekonstruktion besser widerspiegelt als die einfache Beschichtung von Hautpapillenzellen mit Keratinozyten. Die Forscher untersuchten die Auswirkungen verschiedener löslicher Faktoren und extrazellulärer Matrixbestandteile auf die Organoide und identifizierten Hyaluronsäure (HA) als stimulierenden Faktor, der die Proliferation und Aggregatgröße deutlich steigerte. In einer ähnlichen Studie wurde durch die Zugabe von Haarfollikel-Stammzellen und Seidenfibroin zum Kultursystem eine komplexere Mikroumgebung geschaffen [54]. Die Organoide zeigten verringerte Mengen an BMP-Signalen und eine hochregulierte Expression des β-Catenin-Gens, die für die Funktion der dermalen Papillenzellen, die Differenzierung der Haarfollikel und die Aufrechterhaltung des Haarzyklus von entscheidender Bedeutung sind (35, 55). Das Modell zeigte auch Genexpressionsmuster, die denen in vivo ähnelten, was auf eine Ähnlichkeit mit der frühen Anagenphase der Haarfollikelentwicklung hinweist. In beiden Studien wurden Zellaggregate in vitro konstruiert, ohne sie zur Validierung ihrer Funktionalität in Tiermodelle zu transplantieren. Su et al. [56] schufen ein Haarfollikel-Organoid, indem sie menschliche dermale Vorläuferzellen mit epidermalen Stammzellen vermischten und das Aggregat auf die Rückenhaut von Nacktmäusen transplantierten, was zur Haarbildung führte. Ihre Forschung zeigte das Potenzial von Haarfollikel-Organoiden, in vivo Haare als Transplantate zu erzeugen. Sie identifizierten außerdem die Aktivierung des Wnt-Signalwegs als unverzichtbar für die Haarregeneration, wobei LEF1 aufgrund seiner signifikanten Expression während der Bildung von Haarfollikel-Organoiden als Biomarker für die Haarregeneration dient. Die Verwendung von aus fötalen Geweben gewonnenen Zellen kann jedoch ethische Bedenken aufwerfen und den Ersatz durch nicht-fötale Zellen wie z. B. humane induzierte pluripotente Stammzellen (hiPSCs) erforderlich machen.

Im Jahr 2020 haben Lee et al. [11] erzielten einen bedeutenden Durchbruch beim Nachwachsen der Haare, indem sie aus menschlichen pluripotenten Stammzellen ein hochentwickeltes Organoid der menschlichen Haut schufen (Abb. 1e). Sie manipulierten die TGF-β-, FGF- und BMP-Signalwege und induzierten gleichzeitig Oberflächen-Ektodermzellen und kraniale Neuralleistenzellen innerhalb von PSC-Aggregaten. Nach etwa 140 Tagen Inkubation unter Bedingungen einer Floating-Rotation-Kultur entwickelte sich das Hautorganoid zu einem komplexen Gewebe bestehend aus geschichteter Epidermis, pigmentierten Haarfollikeln, Talgdrüsen, Adipozyten, Merkelzellen und sensorischen Neuronen, das dem natürlichen Prozess der Hautentwicklung in sehr ähnlich ist vivo [57]. Die Haarfollikel wuchsen in vitro radial nach innen und nahmen ihre normale Morphologie an, als sich die Zellzysten nach der Transplantation auf Nacktmäuse zu einer ebenen Hautstruktur entfalteten. Die Etablierung haartragender Hautorganoide mit Innervation bietet ein ideales Modell für die Untersuchung der Hautneogenese, -struktur und -erkrankungen. Mehrere Studien haben die Machbarkeit der Verwendung und Optimierung von Lees Protokoll zur Erzeugung von Hautorganoiden aus verschiedenen hiPSC-Linien bestätigt [58, 59]. Allerdings ist die lange Inkubationszeit von über 140 Tagen für In-vitro-Hautorganoide arbeitsintensiv und zeitaufwändig, was ihre praktischen Anwendungen einschränkt.

Im Gegensatz dazu bieten Biofabrikationsmethoden einen attraktiven Ansatz zur Herstellung großer Mengen von Hautanhangsgebilden. In einer kürzlich durchgeführten Studie wurde ein Kultursystem zur Erzeugung menschlicher Hautpapillensphäroide vorgestellt [60]. Die Forscher mischten menschliche Hautpapillenzellaggregate mit Matrigel und kultivierten sie gemeinsam mit Haarmatrixzellen und Hautscheidenbecherzellen. Eine wesentliche Einschränkung bestand jedoch in der Verwendung von Zelllinien, die aus menschlichen Geweben isoliert wurden, was die Herstellung ausreichender Mengen an Hautersatzstoffen erschwerte. Daher wird erwartet, dass sich zukünftige Untersuchungen auf die Verwendung von hiPSC-abgeleiteten Zellen zur Konstruktion von Haarfollikel-Organoiden konzentrieren.

Schweißdrüsen entstehen während der Embryonalentwicklung aus epidermalen Stammzellen und bestehen aus einem Gangsegment und einem sekretorischen Segment, umgeben von Myoepithelzellen, die die Schweißsekretion unterstützen [61, 62]. Bei Mäusen wurde gezeigt, dass epidermale Zellen in schweißdrüsenähnliche Zellen umprogrammiert werden [63]. Sun et al. [64] wandelten menschliche epidermale Keratinozyten erfolgreich in Schweißdrüsenzellen um, indem sie EDA überexprimierten und β2-Adrenozeptoren stimulierten, was zur Bildung menschlicher Schweißdrüsenorganoide aus den umprogrammierten Zellen führte. Diese Organoide wurden dann auf Mäuse transplantiert, was zur Bildung funktionsfähiger Schweißdrüsen in vivo führte. In einer anderen Studie haben Yao et al. [65] nutzten 3D-Bioprinting-Techniken, um die Differenzierung mesenchymaler Stammzellen in Mausschweißdrüsen zu steuern, und zeigten die Fähigkeit, beschädigte Schweißdrüsen in vivo nach der Transplantation zu reparieren. Ihre Forschung identifizierte auch die entscheidende Rolle von Hmox1 und CTHRC1 bei der Differenzierung der Schweißdrüsen.

Talgdrüsen sind ein wichtiger Bestandteil der Talgdrüseneinheit und stammen aus einem einzigen Vorläuferzellcluster [66]. Talgdrüsenorganoide von Mäusen wurden erfolgreich mit Blimp1+-Zellen erzeugt, die aus erwachsenen Mäusen isoliert wurden [12] (Abb. 1d). In einem komplexen Hautorganoid, das die frühe Organogenese nachahmt, wurden nach etwa 140 Tagen Inkubation Talgdrüsen zusammen mit dem Vorhandensein von Haarfollikeln beobachtet [11]. Die Erzeugung menschlicher Talgdrüsenorganoide allein bleibt jedoch begrenzt. Ein Ansatz beinhaltet die Verwendung immortalisierter Zelllinien. Oulès und Kollegen erzeugten erfolgreich Talgdrüsen-Organoide mit SebE6E7-Sebozyten, und diese Organoide zeigten einen Drüsenteil, der vom Duktusteil umhüllt war. Sie untersuchten auch die Rolle von GATA6 im Organoidmodell und kamen zu dem Schluss, dass GATA6 für die Differenzierung und Proliferation der Talgdrüse von entscheidender Bedeutung ist, indem es den TGFβ-Signalweg reguliert [67]. Während die Kultivierung isolierter Talgdrüsen zum Verständnis von Akne und anderen Talgdrüsen-assoziierten Hauterkrankungen beitragen kann [32], sollte die weitere Forschung darauf abzielen, komplexere Strukturen zu entwickeln, die andere Komponenten der Talgdrüseneinheit, wie Haarfollikel usw., einbeziehen Innervation [68].

Hautkrebs ist eine weltweit verbreitete Krebsart und Erkenntnisse über seine Entstehung sind für die Entwicklung von Präventions- und Behandlungsstrategien von entscheidender Bedeutung. Die drei Hauptarten von Hautkrebs sind Basalzellkarzinom, Plattenepithelkarzinom und Melanom, während Merkelzellkarzinom, Talgdrüsenkarzinom und Melanom seltener sind.

Das kutane Plattenepithelkarzinom entsteht aus den Zellen, aus denen die Epidermis besteht, sodass bei der Herstellung von Hautersatzstoffen normale Keratinozyten durch Krebszellen ersetzt werden können. Berning et al. [69] schufen ein dermales Äquivalent auf Basis einer aus Fibroblasten gewonnenen Matrix, um das Wachstum der normalen Epidermis zu unterstützen, und setzten darauf verschiedene Arten von aus Plattenepithelkarzinomen der Haut stammenden Zellen ein, um ein 3D-Tumororganoid zu bilden. Dieses Modell replizierte erfolgreich den invasiven Phänotyp und die Matrix-Metalloproteinase-Sekretion, die in Tumorgewebe in vivo beobachtet wurden. Die Tumormikroumgebung spielt eine entscheidende Rolle bei der Tumorentstehung und Tumorerhaltung und erfordert ein geeignetes In-vitro-Tumormodell mit komplexen Tumor-Matrix-Wechselwirkungen. Um die Heterogenität der Tumorzellen und der Mikroumgebung zu bewahren, legten Engelmann und Mitarbeiter frische, etwa 3 mm dicke Gewebeschnitte von Plattenepithelkarzinomen der Haut auf das Hautäquivalent und kultivierten sie bis zu 21 Tage lang [70]. Dadurch blieb in diesem Modell die Heterogenität der Tumorzellen und der Mikroumgebung, einschließlich lebenswichtiger Immunzellen, erhalten. Dieses vielversprechende Instrument bietet die Möglichkeit, die Reaktion von Tumorgewebe auf Behandlungen wie Bestrahlung und gezielte Therapien zu untersuchen. Ein 3D-Biodruckmodell eines kutanen Plattenepithelkarzinoms wurde unter Verwendung eines Hautersatzes hergestellt, der aus einer 3D-gedruckten, in Fibroblasten eingebetteten Dermis auf Kollagenbasis, einer Basalmembranschicht und einer Epidermisschicht aus normalen Keratinozyten bestand [71, 72]. Obwohl dieses Modell im Vergleich zu Tumorgewebe in vivo eine ähnliche Pathologie, Genexpression und Reaktion auf die 5-Fluorouracil-Behandlung aufwies, beeinträchtigte das manuelle Pipettieren von Tumorzellen auf die Hautbestandteile seine Konsistenz. Um Melanom-Organoide zu erzeugen, wurde frisches Tumorgewebe von Patienten mechanisch zerkleinert und enzymatisch verdaut. Die resultierenden kugelförmigen Partikel mit einer Größe von 40 bis 100 mm wurden filtriert und dann in einer Lösung von Typ-I-Rattenschwanzkollagen resuspendiert [73]. Diese Tumororganoide enthielten autologe lymphoide und myeloische Zellpopulationen und reagierten in einer kurzfristigen 3D-Mikrofluidikkultur auf die Blockade des Immun-Checkpoints. Darüber hinaus wurden immunverstärkte Tumororganoide durch Zugabe von patienteneigenen Lymphknotenzellen erzeugt [74]. Um die histologischen Wachstumsmuster und infiltrierenden Immunzellen in den Organoiden besser zu bewahren, wurde eine auf Feinnadelaspiration (FNA) basierende Biopsiestrategie eingesetzt, die im Vergleich zu herkömmlichen Methoden bessere Ergebnisse zeigte [75].

Forsythe et al. [76] etablierten erfolgreich patientenspezifische Organoide für Merkelzellkarzinome, indem sie Gewebeproben in einem Hydrogel resuspendierten und sie unter Einwirkung von ultraviolettem Licht photovernetzten. Sie schufen auch immunverstärkte Organoide durch den Einbau immunkompetenter Zellen, darunter CD8+-Zellen, CD4+-Zellen und Antigen-präsentierende Zellen (APCs), die aus passendem Vollblut oder Lymphknotengewebe des Patienten gewonnen wurden. Diese 10-Tage-Kulturstrategie zeigte sowohl Chemosensitivität als auch Immunsensitivität und demonstrierte ihr Potenzial zur Bewertung verschiedener Behandlungsschemata und lieferte wertvolle Erkenntnisse für Ärzte.

Wenn Organoide eine bestimmte Größe erreichen, ist eine zentrale Nekrose unvermeidlich, insbesondere in parenchymalen Organmodellen wie Gehirn- und Leberorganoiden. Dies ist auf das Fehlen eines effizienten Gefäßsystems für den Stoffaustausch zurückzuführen. Um die In-vivo-Struktur von Organen nachzubilden, ist es entscheidend, die Wechselwirkungen zwischen Parenchym und Blutgefäßen nachzubilden. Daher ist die Vaskularisierung für die Langzeitkultur und die Anwendung von Hautorganoiden bei der Wundheilung von wesentlicher Bedeutung [76,77,78].

Bei der Vaskulogenese handelt es sich um die Selbstorganisation von Gefäßzellen zur Bildung neuer Blutgefäße. Die Kokultivierung mit Gefäßzellen hat sich als zuverlässige Methode zur Einführung von Blutgefäßen in verschiedene Organoide, einschließlich Leberorganoide, erwiesen [79]. In Abacis Studie führte eine Erhöhung der Haarfollikeldichte zu erheblicher Nekrose und hemmte das Haarwachstum. Um die dermisähnliche Struktur zu verbessern, wurden dem Typ-I-Kollagengel menschliche Endothelzellen aus der Nabelschnurvene (HUVECs) zusammen mit dermalen Fibroblasten im Verhältnis 16:1 zugesetzt. Dies führte zur Bildung kapillarähnlicher Strukturen, die nach der Transplantation in Mäuse organisierter und länger wurden [80]. Strunk et al. [81] erzeugten Sphäroide, die aus endothelialen koloniebildenden Zellen (ECFCs), Fibroblasten und von hiPSCs abgeleiteten Keratinozyten bestanden. Die gleichzeitige Transplantation endothelialer Vorläuferzellen beschleunigte die Vaskularisierung und Wundheilung.

Wachstumsfaktoren wie FGF2 können die Angiogenese erleichtern. Xiong et al. [82] kultivierten 3D-gedruckte Hautorganoide mit Gerüsten, die FGF2 enthielten, und zeigten, dass es die Vaskularisierung durch die Rekrutierung endogener Zellen nach der Transplantation förderte. VEGF, EGF und PDGF werden aufgrund ihrer entscheidenden Auswirkungen auf den natürlichen Wundheilungsprozess auch in Kulturstrategien einbezogen, obwohl abzuwarten bleibt, ob sie zur organoiden Angiogenese der Haut beitragen [83]. In einer aktuellen Studie wurde versucht, mithilfe einer Selbstorganisationsmethode Blutgefäße in von hiPSC abgeleitete Hautorganoide einzuführen [81]. Die Forscher transfizierten stabilisierte KGF-mRNA und FGF-7-mRNA in hiPSCs, um die Differenzierung und Fitness von Keratinozyten zu verbessern, und verwendeten PDGFs in menschlichem Blutplättchenlysat, um die Organoidproliferation und Transplantat-Angiogenese zu verbessern.

Mikrofluidische Systeme wurden eingesetzt, um Blutgefäße zu simulieren und die Gefäßbildung und -durchblutung in verschiedenen Arten von Organoiden, einschließlich Niere und Haut, zu verbessern [84,85,86] (Abb. 2a). Mori et al. [87] stellten perfundierbare Gefäßkanäle her, die mit Endothelzellen in einem kultivierten Hautäquivalent beschichtet waren. Diese künstlichen Gefäße können als Transportwege für Nährstoffe oder als Modelle für künstliche Gefäßnetzwerke dienen. Hautorganoide auf einem Chip haben ebenfalls zu verbesserten Barriereeigenschaften und einer verbesserten phänotypischen Differenzierung beigetragen. Mikrofluidische Geräte konnten Kapillaren in Organoiden jedoch noch nicht vollständig nachbilden [88].

Weit verbreitete Biomaterialien und Bioengineering-Strategien. a Der Aufbau einer geeigneten extrazellulären Matrix (ECM) ist für die Reifung von Hautorganoiden unerlässlich und kann durch den Einsatz natürlicher oder künstlicher Hydrogele und verschiedener Gerüste erreicht werden. Darüber hinaus kann die 3D-Drucktechnologie eingesetzt werden, um die festen Strukturen des Stratum Corneum oder der Basalmembran nachzubilden und so eine präzise räumliche Anordnung der Zellen zu ermöglichen. b Drei biotechnologische Strategien wurden entwickelt, um die Mikroumgebung und Mikrostruktur von Hautorganoiden präzise zu regulieren. Der Luft-Flüssigkeits-Grenzflächenansatz greift in die Gasphasenumgebung ein und fördert die Keratinozytendifferenzierung. Mikroplastizität ermöglicht die korrekte und geordnete Anordnung verschiedener Interzellularkompartimente. Mikrofluidik stellt künstliche Kanäle für das Endothelwachstum bereit und ermöglicht eine präzise Kontrolle über den Zeitpunkt und die Quantifizierung des Materialeintrags in das System. DECM dezellularisierte extrazelluläre Matrix

Die begrenzte Reproduzierbarkeit des Organoidmodells ist ein herausfordernder Aspekt, der durch die Implementierung einer kontrollierten Umgebung angegangen werden kann. Um eine bessere Kontrolle über die Organisation und Funktionalität von aus Stammzellen gewonnenen Organoiden zu erlangen, haben sich Forscher biotechnologischen Lösungen zugewandt. Diese Lösungen zeigen ein großes Potenzial zur Verbesserung der Reifung und zur Reduzierung des Bedarfs an xenogenen Materialien [89]. Unter diesen Ansätzen bieten biomaterialgestützte 3D-Bioprinting-Methoden die Möglichkeit, im Vergleich zu herkömmlichen Modellen präzisere Architekturen zu erzielen und die Zellplatzierung zu verbessern. Darüber hinaus bieten sie eine reproduzierbare Hochdurchsatzplattform für Arzneimittelscreening und Toxizitätstests (Abb. 2b).

Matrigel, das aus den Sekreten von Engelbreth-Holm-Swarm-Maussarkomzellen gewonnen wird, wird häufig als Kulturumgebung für Organoide verwendet und fördert nachweislich die Reifung von Hautanhangsgebilden, einschließlich Haarfollikeln und Schweißdrüsen [90, 91]. Allerdings können die biochemischen Eigenschaften verschiedener Matrigel-Chargen variieren, was zu einer schlechten Reproduzierbarkeit führt. Um diese Herausforderung zu meistern, haben Forscher genau definierte Alternativen zu diesem komplexen Material erforscht, beispielsweise natürliche oder synthetische Hydrogele [92, 93]. Es wurde festgestellt, dass Kollagengele, die die natürliche Umgebung von Fibroblasten nachahmen, die Differenzierung verschiedener Arten von Organoiden induzieren und möglicherweise für die Dermiskultur geeignet sind [94]. Verarbeitetes Kollagen weist jedoch schwache mechanische Eigenschaften auf, was es von Natur aus instabil macht [95]. Modifizierte Gelatinederivate wie Gelatinemethacryloyl (GelMA) haben eine verbesserte Abbaubarkeit und Stabilität gezeigt. Barros et al. [96] entwickelten mithilfe von GelMA ein 3D-Hautmodell, das mehrschichtige Keratinozyten, dermale Fibroblasten und Endothelzellen umfasste. Tan et al. [97] entdeckten, dass GelMA aufgrund seiner hohen Bindungseigenschaften das Exfoliationsverhalten von Keratinozyten reduziert. Darüber hinaus wurden Glykosaminoglykane (GAGs), Fibrin und andere Hydrogele aufgrund ihrer vorteilhaften biologischen Eigenschaften in Hautäquivalente integriert.

Das Gerüstdesign basiert auf einem umfassenden Verständnis der extrazellulären Matrix (ECM), die eine entscheidende Rolle bei der biologischen Adhäsion, der Rezeptorsignalisierung, dem Zellüberleben und der Morphogenese spielt (Abb. 2b). Gerüste bergen ein enormes Potenzial für das Skin Tissue Engineering und die Kultur von Hautorganoiden. Die Dezellularisierung ganzer Organe wurde erfolgreich im Herzen, in der Leber, in der Niere und in der Lunge angewendet. Dezellularisierte ECM (dECM) bietet eine optimale nicht-immunogene Mikroumgebung mit natürlichen 3D-Strukturen und verschiedenen Adhäsionskomponenten [98]. DECM-Gerüste können Hautgewebe reparieren und regenerieren, indem sie physikalische Signale bewahren, die die Keratinozytenadhäsion und das Wachstum angiogener Zellen fördern [99, 100]. Hansmann et al. [101] erzeugten erfolgreich ein vaskularisiertes Hautäquivalent, indem sie Zellen auf einem dezellularisierten Abschnitt des Schweine-Jejunums aussäten. Zahlreiche Studien haben das bemerkenswerte Potenzial von dECM bei der schnellen Wiederherstellung der Organfunktion gezeigt.

Inerte Gerüste bieten einzigartige Vorteile. Poröse Gerüste können verschiedene Formen annehmen, darunter Schwämme, Schäume, Netze und biologisch abbaubare Fasern. Das ideale poröse Gerüst verfügt über eine spezifische Porengröße, eine hohe Porosität und ein geeignetes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen, was die Diffusion von Nährstoffen und Medikamenten ermöglicht. Darüber hinaus muss es biokompatibel, biologisch abbaubar und ungiftig für Zellen und den Körper sein [102,103,104]. Roger et al. [105] schufen ein dermales Konstrukt mit menschlichen Fibroblasten, die ECM-Proteine ​​unter Verwendung eines inerten porösen Gerüsts sezernieren, um die Verwendung tierischer Materialien zu vermeiden. Elektrospinnen wird zur Herstellung von Fasergerüsten eingesetzt, die oft mit adhäsiven Proteinen beschichtet sind. Elektrogesponnene Poly-L-Milchsäurefasern (PLLA) sind ein häufig verwendetes Gerüst im Tissue Engineering und bei der Erzeugung von Hautorganoiden. Girija et al. [106] biofunktionalisierten das PLLA-Gerüst mit Kollagen, um die Zellinteraktionen zu verbessern. Adhäsion und Migration von ausgesäten Keratinozyten und Fibroblasten wurden nach 10 Tagen beobachtet.

Die 3D-Drucktechnologie ermöglicht die Schaffung solider Architekturen zur präzisen Regulierung der räumlichen Anordnung von Zellen [107]. Abaci et al. [80] nutzten 3D-Druckformen, um Kollagengel vom Typ I mit dermalen Fibroblasten zu gießen und so die Dermis mit Follikeln nachzuahmen. Hautorganoide wurden durch Aussäen dermaler Papillenzellen (DPCs) in Mikrowellgelen unterschiedlicher Dichte erzeugt. Anschließend wurden Keratinozyten hinzugefügt, um die Mikrovertiefungen zu füllen und als epidermale Komponente zu dienen. Nach dreiwöchiger Generation beobachteten sie die Differenzierung der Keratinozyten und die Expression von Haarlinienmarkern. In einigen Konstrukten verlängerten sich die Haarfasern und veränderten spontan ihre Position von einem rechten Winkel zu einem stumpfen Winkel.

Es gibt drei Hauptstrategien für den Biodruck: Extrusion, Tintenstrahl und lasergestütztes Drucken [107]. Cubo et al. [108] verwendeten Extrusionsdruckmodule, die aus vier Tunneln bestanden, um menschliches Plasma, menschliche Fibroblasten, Calciumchlorid und menschliche Keratinozyten zu kombinieren. Die resultierenden Äquivalente konnten sich sowohl in vitro als auch in vivo 17 Tage lang differenzieren und zeigten eine Stratum Corneum- und Basalmembranstruktur. Diese Technik ermöglicht das Drucken einer hohen Zelldichte, ist jedoch durch Scherbeanspruchung begrenzt. Lasergestütztes Bioprinting wurde auch eingesetzt, um zellularisierte Hautersatzstoffe zu schaffen, die in der Lage sind, Rete-Kamm-ähnliche Strukturen zu rekapitulieren, was zu einer signifikanten Verbesserung der Basalmembranbildung führte und die epidermale Proliferation und Differenzierung förderte [48, 109].

Organoide bieten eine robuste Plattform, die es Forschern ermöglicht, Zellpopulationen und Zellumgebungen künstlich zu manipulieren und so eine Vielzahl physiologischer und pathologischer Zusammenhänge zu untersuchen. Dies birgt großes Potenzial für die Untersuchung der Entwicklungsbiologie, Pathologie und klinischen Anwendungen der Haut [110, 111].

Diese Anwendungsbereiche verdeutlichen die Vielseitigkeit und das Potenzial von Hautorganoiden, die Forschung und klinische Anwendungen im Bereich der Hautbiologie voranzutreiben.

Der Zugang zu menschlichem fötalem Gewebe für Laboruntersuchungen ist aufgrund ethischer und regulatorischer Herausforderungen begrenzt, was unser fortgeschrittenes Verständnis der menschlichen Hautentwicklung behindert. Derzeit stützt sich die Forschung stark auf Nagetiermodelle, die die Merkmale der menschlichen Embryogenese nicht vollständig nachbilden, was zu erheblichen Wissenslücken über die Entwicklung der menschlichen Haut führt. Hautorganoide stellen jedoch eine wertvolle Ressource für die Untersuchung der Hautorganogenese dar und bieten umfangreiches Material zur Untersuchung der frühen menschlichen Hautentwicklung und zur Überwindung der Einschränkungen aktueller Forschungsmethoden (Abb. 3a).

Die Anwendung von Hautorganoiden. Es gibt drei Hauptanwendungsbereiche von Hautorganoiden mit jeweils repräsentativen Arbeiten. a Entwicklungsforschung: Hautorganoide bieten die Möglichkeit, den Einfluss chemischer Signale auf die Hautreifung zu untersuchen. Dieses Fachgebiet ermöglicht es Forschern, die Mechanismen zu erforschen, die die Entwicklung der Haut steuern. b Krankheitsmodellierung: Hautorganoide dienen als wertvolle Modellsysteme für die Untersuchung verschiedener Hautinfektionen wie atopische Dermatitis, erbliche Hautkrankheiten, Hautkrebs und Umweltexpositionen, einschließlich ionisierender Strahlung und Chemikalien. Sie bieten eine Plattform zum Verständnis von Krankheitsmechanismen, zur Entwicklung von Behandlungen und zur Durchführung von Arzneimittelscreenings. c Regenerative Medizin: Hautorganoide bieten Einblicke in die Pathophysiologie von Wunden infolge von Operationen, Traumata oder Verbrennungen. Sie sind auch vielversprechend für Anwendungen in der ästhetischen Chirurgie zur Gesichtsreparatur und zur Behandlung von Erkrankungen wie Alopezie, bei denen Hautanhangsgebilde verloren gehen. Die Verwendung von von Patienten stammenden Hautorganoiden in einem 3D-Kultursystem wurde für die Therapie von Erbkrankheiten untersucht

Ein vielversprechender Ansatz für zukünftige Forschung ist die Untersuchung des Einflusses der Mikroumgebung und der Zell-Zell-Interaktionen auf Stamm- oder Vorläuferzellen während der Hautentwicklung, einschließlich des komplizierten Prozesses der Induktion von Hautanhängseln, wie z. B. der Haarfollikelbildung. An diesem Prozess sind verschiedene Signalwege beteiligt, darunter Wnt, FGF und BMP, die die frühe Differenzierung ektodermaler und mesenchymaler Zelllinien steuern [18]. Während die Rolle von Entwicklungssignalen bei Mäusen ausführlich untersucht wurde, gibt es nur wenige Forschungsarbeiten, die diese Signale bei der Entwicklung der menschlichen Haut direkt untersuchen [18, 40, 112, 113]. Darüber hinaus könnte die Untersuchung der mechanischen Reize und ihres Zusammenspiels mit chemischen Signalen bei der Hautreifung durch die Einbindung von Muskeln in das System vorangetrieben werden [114]. Die Zellmigration ist auch ein entscheidender Aspekt der Hautentwicklung, und das Verständnis des Schicksals verschiedener Abstammungslinien, wie z. B. Melanozyten, die aus Zellen der Neuralleiste stammen, und ihrer Interaktion mit der Umgebung während der Embryonalmigration ist von entscheidender Bedeutung [22]. Pigmentierte Haarorganoide, die Melanozyten enthalten, bieten ein hervorragendes Modell für die Untersuchung der Migration und Reifung dieser Linie [11].

Die Nachbildung der spezifischen Eigenschaften verschiedener Regionen der menschlichen Haut in Hautorganoidkulturen stellt einen spannenden Weg für die Forschung zur Embryonalentwicklung dar. Der menschliche Körper weist verschiedene Hauttypen auf, die auf bestimmte anatomische Stellen spezialisiert sind. Beispielsweise ist die Haut an den Fußsohlen dicker und enthält zahlreiche Schweißdrüsen, während die Haut an den Augenlidern und Lippen dünner ist und keine Hautanhangsgebilde aufweist. Diese regionale Heterogenität ist eng mit der Entwicklung der Dermis und des Substrats verbunden, und weitere Untersuchungen mithilfe von Organoidmodellen sind erforderlich, um unser Verständnis dieser Prozesse zu verbessern [113].

Darüber hinaus kann die Durchführung vergleichender Studien zwischen menschlichen Organoiden und Tiermodellen sowie von aus Tiermodellen abgeleiteten Organoiden wertvolle Einblicke in die Entwicklungsähnlichkeiten oder -unterschiede zwischen Menschen und anderen Arten liefern. Beispielsweise wurden Haarfollikel-Organoide erfolgreich mit sowohl Maus- als auch Menschen-induzierten pluripotenten Stammzellen hergestellt [11, 115]. Um die entwicklungsbedingten und pathologischen Merkmale dieser beiden Arten von Organoiden zu untersuchen, können umfangreiche Forschungsarbeiten durchgeführt werden, die zusätzliche Beweise liefern, um die Schlussfolgerungen aus Studien mit Nagetiermodellen entweder zu stützen oder in Frage zu stellen.

Organoide bieten ein vielseitiges Werkzeug zur Untersuchung der strukturellen und zellulären Veränderungen der menschlichen Haut unter verschiedenen Bedingungen, wie beispielsweise der Exposition gegenüber genotoxischen Substanzen, dem Eindringen pathogener Mikroorganismen oder seltenen Genmutationen. Dies ermöglicht detaillierte Studien zu den Auswirkungen verschiedener Eingriffe auf zellulärer Ebene. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung von patienteneigenen Zellen in Hautorganoiden personalisierte Therapien und Arzneimittelscreenings, was sie für klinische Anwendungen äußerst wertvoll macht [116]. Mit Blick auf die Zukunft birgt die Entwicklung komplexer 3D-Konstrukte und personalisierter Gerüste, die auf die Wunden einzelner Patienten zugeschnitten sind, ein großes Potenzial für individuelle Behandlungsschemata [117] (Abb. 3b).

Die Haut ist anfällig für mikrobielle Infektionen, da sie als primäre Barriere des menschlichen Immunsystems fungiert. Von hiPSC abgeleitete Organoide, die mit der Luft-Flüssigkeits-Schnittstellenmethode (ALI) kultiviert wurden, dienen als wirksames Modell zur Nachahmung von atopischer Dermatitis. Durch die Aktivierung des Wnt-Signals bildet diese Kulturmethode eine geschichtete Plattenepithelstruktur ähnlich der menschlichen Haut und ermöglicht die Besiedlung und Infektion von S. aureus, wodurch die Bedingungen einer atopischen Dermatitis nachgeahmt werden. Dieses Modell stellt einen direkten Zusammenhang zwischen atopischer Dermatitis und der Kolonisierung und Infektion mit S. aureus her und ist daher für die Bewertung der Wirksamkeit neuartiger Therapien wertvoll [118]. Darüber hinaus wurden haartragende Hautorganoide zur Untersuchung des Haarausfalls bei COVID-19-Patienten eingesetzt. Untersuchungen haben gezeigt, dass SARS-CoV-2 KRT17+-Haarfollikel infizieren und sowohl die Haarfollikel als auch die neuronale Entwicklung in der Haut direkt beeinflussen kann, was zu einer Beeinträchtigung des Haarfollikel- und Epidermiswachstums führt [58].

Obwohl vererbbare Hauterkrankungen selten sind, erfordert ihre Schwere ein umfassendes Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen und die Entwicklung wirksamer Behandlungen. Im Fall von Psoriasis hat die Forschung die therapeutische Wirkung eines GLUT-Inhibitors auf menschliche Hautorganoide bestätigt und bietet damit eine potenzielle neue Strategie zur Behandlung dieser Erkrankung [119]. Für die Therapie lokalisierter Sklerodermie (LoS) wurde ein 3D-Kultursystem eingeführt, das von hiPSC abgeleitete epitheliale und mesenchymale (EM) Organoide nutzt. Dieser Ansatz hat vielversprechende Ergebnisse bei der Reduzierung der Hautfibrose bei von Sklerodermie betroffener Haut gezeigt [120]. Bei der Junktionalen Epidermolysis bullosa (JEB) konnten durch kombinierte Ex-vivo-Zell- und Gentherapien autologe transgene Keratinozyten erfolgreich regeneriert werden, was zu einer voll funktionsfähigen Epidermis führte und einen neuen Therapieweg für diese Krankheit eröffnete [121]. Patientenspezifische iPSC-abgeleitete Hautorganoide haben sich als wirksame Plattform für das Hochdurchsatz-Wirkstoffscreening erwiesen. In einer Studie im Zusammenhang mit systemischer Sklerose (SSc) identifizierte ein Screening mit von Patienten stammenden Organoiden Medikamente der Klasse der selektiven Östrogenrezeptormodulatoren (SERM) als potenzielle Kandidaten für die Behandlung von SSc-Fibrose [46].

Organoide wurden zur Rekapitulation mehrerer Arten von Hautkrebs eingesetzt, darunter Plattenepithelkarzinome, Melanome und Merkelzellkarzinome, wie oben beschrieben, und lieferten wertvolle Erkenntnisse für die Grundlagenforschung und die klinische Versorgung. Diese Tumormodelle waren in der Lage, Invasionsphänotypen zu replizieren und die Tumormikroumgebung zu modellieren, wodurch die Forschung zur Tumorinduktion und -entwicklung vorangetrieben wurde (69, 122). Da individuelle Unterschiede und Tumorheterogenität die patientenspezifischen Behandlungsreaktionen beeinflussen können, haben von Patienten gewonnene Organoide Potenzial für eine personalisierte Therapie. Sie können verwendet werden, um die Immunantwort des Patienten, die Lebensfähigkeit des Tumors und die Arzneimittelempfindlichkeit zu überwachen und Ärzten dabei zu helfen, die qualitativ beste Therapie zu bestimmen, insbesondere bei refraktären Tumoren.

Hautorganoide bieten eine wertvolle Plattform zur Untersuchung bisher unbekannter Auswirkungen von Umweltfaktoren auf die Haut. Forscher haben 3D-Hautorganoide aus hiPSC-abgeleiteten Keratinozyten verwendet, um die Auswirkungen der Exposition gegenüber ionisierender Strahlung (IR) und die Reaktion auf DNA-Schäden zu untersuchen [44]. Die Ergebnisse zeigten eine Abnahme der DNA-Schadensreaktion, einschließlich der DNA-Reparaturaktivität, während der Differenzierung. In einer anderen Studie wurde eine niedrig dosierte γ-Bestrahlung auf Hautersatzstoffe vor der Transplantation auf Nacktmäuse angewendet, was zu fokaler Dysplasie in xenotransplantierten Epidermisen führte und Merkmale des Übergangs vom Epithel zum Mesenchym (EMT) aufwies. In dieser Studie wurde hervorgehoben, dass bereits eine minimale Strahlenbelastung während der Regeneration von Keratinozyten-Stamm- und Vorläuferzellen eine Mikroumgebung schaffen kann, die die langfristige Karzinogenese fördern kann [42]. Darüber hinaus ist die Untersuchung der Auswirkungen von Umweltfaktoren wie Luftverschmutzung und Zigarettenrauchen auf die Hautalterung und damit verbundene Krankheiten mithilfe von in vitro behandelten Hautorganoiden sowohl möglich als auch notwendig. Die Verwendung von Organoiden bietet ein standardisiertes Werkzeug zur Identifizierung verwandter Signalwege und zur Gewinnung von Einblicken in die zugrunde liegenden Mechanismen [123].

Hautverletzungen infolge von Operationen, Traumata oder Verbrennungen können erhebliche physiologische und psychologische Auswirkungen haben. Hautorganoide bieten eine vielversprechende Möglichkeit, tiefere Einblicke in die Pathophysiologie schwer heilender Wunden und den dauerhaften Verlust von Hautanhangsgebilden zu gewinnen. Darüber hinaus bergen sie Potenzial als Zellquelle für Zelltherapien und Hauttransplantationen, was sie zu geeigneten Kandidaten für Autotransplantationsverfahren und Epithelrekonstitutionsoperationen macht [124] (Abb. 3c).

Bei einer herkömmlichen Gesichtshauttransplantation wird häufig Gewebe aus anderen Körperteilen entnommen, was aufgrund von Unterschieden in Funktion und Zusammensetzung im Vergleich zum Gesichtsgewebe zu Narbenbildung und Immunabstoßung führen kann [125]. In den letzten Jahren wurde die Verwendung von aus hiPSCs gewonnenen Hautorganoiden zur Gesichtsreparatur und Hautrekonstruktion vorgeschlagen, und es wurden erhebliche Fortschritte bei der Herstellung von Hautorganoiden erzielt, die sich nahtlos in die Haut von Mäusen integrieren lassen [81]. Dieser Ansatz reduziert effektiv die Narbenbildung und lindert das Problem der Immunabstoßung, was ein wertvolles Instrument auf dem Gebiet der regenerativen Medizin darstellt [81, 126]. Im Jahr 2023 haben Pappalardo et al. [127] berichteten über eine bahnbrechende Studie zur Herstellung tragbarer kantenloser Hautkonstrukte mittels 3D-Druck, die die Notwendigkeit von Nähten minimieren und die effektive Abdeckung von Wunden verbessern.

Hautwunden reagieren sehr empfindlich auf selbst geringfügige zeitliche Veränderungen verschiedener Zytokine und nicht-kodierender RNAs, die einen erheblichen Einfluss auf die Wundheilung haben können [41, 117]. Hautorganoide haben wertvolle In-vitro-Modelle für die Untersuchung der Wundheilung bereitgestellt und es Forschern ermöglicht, biophysikalische und biochemische Hinweise zu untersuchen, ohne dass kostspielige und zeitaufwändige Tierversuche erforderlich sind. Diese mechanistischen Studien bieten Vorteile, die wesentlich zur klinischen Übersetzung von Organoiden beitragen werden [128]. Wichtig ist, dass diese Hautorganoide in der Lage sind, bioaktive Substanzen im Zusammenhang mit der Wundheilung auf kontrollierte Weise freizusetzen und die komplizierten Zell-Zell- und Zell-extrazellulären Matrix-Wechselwirkungen von Stamm-/Vorläuferzellen nachzubilden. Diese Kapazität ermöglicht es diesen 3D-Konstrukten, die notwendigen Kriterien für klinische Anwendungen zu erfüllen [110].

Alopezie ist eine weit verbreitete Erkrankung, die weltweit sowohl Männer als auch Frauen betrifft und ihr körperliches Erscheinungsbild erheblich beeinträchtigt. Glücklicherweise stellen Hautorganoide eine vielversprechende Lösung zur Behandlung von Alopezie und zur Wiederherstellung des natürlichen Haarwachstums dar. Die neueste Generation von hiPSC-abgeleiteten Organoiden, zu denen auch Haarfollikel gehören, kann für den Einsatz bei der Transplantation follikulärer Einheiten entwickelt werden [11]. Diese Technik ermöglicht die Herstellung neuer Haarschäfte, die der ursprünglichen Spenderstelle entsprechen, und vermeidet so potenzielle Schäden, die mit einer herkömmlichen Haartransplantation in anderen Bereichen der Kopfhaut verbunden sind. Darüber hinaus können Hautorganoide genetisch verändert werden, um ihr Überleben und ihre Funktionalität an der Empfängerstelle zu verbessern, beispielsweise durch die Reduzierung von Androgenrezeptoren.

Es ist wichtig, die Grenzen von Organoiden anzuerkennen, da sie die Entwicklung ihrer Anwendungen in der Krankheitsmodellierung und der klinischen Medizin behindert haben. Diese Herausforderungen bieten jedoch auch wertvolle Hinweise für die weitere Forschung.

Während 3D-Organoide als nützliche In-vitro-Hautmodelle dienen, weisen sie gewisse Einschränkungen auf, die ihren Nutzen bei pathologischen Studien mehrerer Organsysteme einschränken. Zu diesen Einschränkungen gehören ein Mangel an normaler Kommunikation zwischen den Geweben, eine unvollständige Entwicklung komplexer Gefäßsysteme und Schwierigkeiten beim Aufbau komplexer neuronaler Netzwerke und Immunzellcluster [20, 129]. Darüber hinaus imitieren von hiPSCs abgeleitete Hautorganoide nur frühe Hautstrukturen beim Fötus und reifere Strukturen nach längerer Kultur. Sie sind nicht wirksam bei der Modellierung der komplexen und dynamischen Veränderungen, die während des Alterns und der In-vitro-Verjüngung alternder Haut auftreten. Diese Einschränkungen verdeutlichen die starke Abhängigkeit aktueller Hautorganoidkulturen von künstlicher Ernährung und Signalunterstützung und unterstreichen ihre unvollständige Reifung [14].

Zukünftige Studien können diese Einschränkungen durch die Integration mikrofluidischer Geräte beheben, um Signalzentren und Konzentrationsgradienten in vivo nachzuahmen. Dieser Ansatz würde eine bessere In-vitro-Führung und räumlich-zeitliche Kontrolle des Wachstums und der Selbstorganisation von Hautorganoiden ermöglichen und letztendlich organotypische Kulturen auf das Niveau von In-vitro-Organ-on-a-Chip-Systemen bringen. Darüber hinaus kann die In-vivo-Transplantation von Hautorganoiden in murinen Wirten deren Reifung weiter fördern [14, 41, 110, 117, 129, 130]. Die Integration mit Multiorgan-Chips kann auch untersucht werden, um Verbindungen und Kommunikation zwischen Hautorganoiden und anderen vorgeformten Organoiden herzustellen [14, 84, 86]. Ein weiterer Ansatz zur Vergrößerung der Größe und Komplexität von Hautorganoiden besteht darin, Angiogenese-assoziierte Endothelzellen, Stammzellen des peripheren Nervengewebes, hämatopoetische Stammzellen und ihre entsprechenden Mikroumgebungen in Co-Kultursysteme einzubeziehen. Dies würde das komplexe Gefäßsystem und die neuronalen Netzwerke innerhalb der Organoide weiter etablieren [41, 110, 129].

Es ist erwähnenswert, dass es derzeit weltweit kein standardisiertes Protokoll für die Konstruktion von Hautorganoiden gibt [111]. Organoide, die auf selbstorganisierenden Prinzipien basieren, weisen häufig eine hohe Heterogenität auf, was eine Herausforderung bei der Etablierung standardisierter Baumaterialien und der Gewährleistung einer präzisen Qualitätskontrolle und Kokultur von Zellen darstellt. Um diese Herausforderungen anzugehen, bietet die oben beschriebene Forschungsstrategie eine mögliche Lösung, indem sie schrittweise Verfahren zur Etablierung von Hautorganoiden untersucht und Organoid-Biobanken für verschiedene Pathologien erstellt [14].

Ein wesentlicher Schwerpunkt aktueller Studien liegt auf der Behandlung des Problems der Immunabstoßung im Zusammenhang mit Organtransplantationen, insbesondere im Zusammenhang mit von hiPSC abgeleiteten Organoiden [81]. Die Immunabstoßung hat die klinische Anwendung der Hauttransplantation eingeschränkt [131]. Konventionelle Strategien für die Transplantation großer Organe beinhalten eine lebenslange Behandlung mit Immunsuppressiva, die das Immunsystem schwächt und das Risiko einer mikrobiellen Infektion und Tumorentstehung erhöht. Infolgedessen waren die Fortschritte in diesem Bereich langsam und vorsichtig [132]. Allerdings haben von hiPSC abgeleitete Hautorganoide das Potenzial, das Problem der Immunabstoßung zu überwinden, da sie theoretisch nicht immunogen und für groß angelegte Autotransplantate geeignet sind [129]. Zukünftige Studien müssen die Sicherheit und Wirksamkeit der autologen Stammzelltransplantation von Hautorganoiden sorgfältig bewerten, um das Problem der Immunabstoßung anzugehen [81]. Dadurch wird sichergestellt, dass die Vorteile von hiPSC-abgeleiteten Organoiden voll ausgeschöpft werden und gleichzeitig die mit Organtransplantationen verbundene Immunabstoßung wirksam angegangen wird.

Die Haut enthält verschiedene Immunzellen, darunter Langerhans-Zellen, dermale dendritische Zellen und Makrophagen, die nicht nur eine entscheidende Rolle bei der Bekämpfung von Infektionskrankheiten spielen, sondern auch zur normalen Homöostase der Haut beitragen. Daher erhöht die Integration von Immunkomponenten in Hautorganoidmodelle deren Zuverlässigkeit und Glaubwürdigkeit erheblich. Frühere Studien verwendeten von hiPSC abgeleitete Hautorganoide zur Modellierung viraler und bakterieller Infektionen [58, 118]. Während diese Untersuchungen die physikalische Barrierefunktion der Haut erfolgreich nachbilden, kann das Fehlen essentieller Immunkomponenten die Relevanz dieser Modelle beeinträchtigen. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, Immunkomponenten in hautorganoide Modellsysteme einzubeziehen. Autoimmunerkrankungen der Haut wie Psoriasis beispielsweise beinhalten komplizierte Wechselwirkungen zwischen Immunzellen und Nichtimmunzellen mit unklaren zugrunde liegenden Mechanismen [133]. Folglich hat eine ideale organoide Plattform, die Immunkomponenten umfasst, das Potenzial, Fortschritte bei der Aufdeckung der zugrunde liegenden Mechanismen und der Entwicklung neuartiger Therapeutika zu beschleunigen. Im Zusammenhang mit Hauttumor-Organoiden wurde die gemeinsame Kultivierung von vom Patienten stammenden Immunzellen mit dem Tumor-Organoid eingesetzt [74, 76]. Dieser Ansatz schafft ein authentischeres Modell, das die Interaktion zwischen Tumorzellen und dem Immunsystem originalgetreu nachahmt. Insgesamt bieten diese Co-Kulturstrategien zuverlässige Protokolle für die langfristige Aufrechterhaltung von Immunzellen in organoiden Hautsystemen und ermöglichen bahnbrechende Studien zu Hautkrankheiten [134].

Die Verwirklichung einer personalisierten Therapie erfordert die Einrichtung einer bevölkerungsbasierten, großen Stammzell-Organoidbank für die Notfallbehandlung schwerer Verbrennungen. Allerdings ist die personalisierte Konstruktion von Organoiden derzeit durch die hohen Herstellungskosten begrenzt, was ihre Anwendbarkeit in der Präzisionstherapie behindert und ihre Implementierung in weniger entwickelten Regionen schwierig macht [135]. Diese Herausforderungen resultieren aus unzureichenden Expansionsraten der Stammzellpopulationen, komplexen Prozessen der gerichteten Differenzierung in Hautgewebe und erheblichen künstlichen Eingriffen im Hinblick auf die trophische und signalgebende Unterstützung des Systems [136]. Um diese Herausforderungen zu bewältigen, könnten zukünftige Strategien die Entwicklung einer neuen Generation standardisierter Hochdurchsatz-Konstruktionstechniken umfassen, die die Kosten der Massenproduktion senken und dadurch Hautorganoide für Forschung und klinische Anwendungen zugänglicher machen [14, 41].

Hautorganoide erweisen sich als vielversprechende Modellierungsstrategie, die Fortschritte im Gesundheitswesen vorantreibt, insbesondere in den Bereichen Krankheitsmodellierung und regenerative Medizin. Durch kontinuierliche technische Verbesserungen ist das Kultursystem von Hautorganoiden ausgereift und ermöglicht den Übergang von einfachen In-vitro-Kulturen zu komplexen Systemen, die Epidermis, Dermis und Anhängsel umfassen. Die Entwicklung zahlreicher Hautorganoide mit unterschiedlichen Anhängseln und unterschiedlichen Phänotypen hat eine praktische und hochwertige Plattform für die Untersuchung der Hautentwicklung, mikrobieller Infektionen, erblicher Hautkrankheiten und Neoplasien geschaffen. Diese Vorteile bilden nicht nur eine solide Grundlage für die klinische Anwendung von Hautorganoiden in der regenerativen Medizin und beim Arzneimittelscreening, sondern schaffen auch Möglichkeiten für Präzisionsmedizin und personalisierte Behandlungsstrategien. Auch wenn angesichts der rasanten technologischen Fortschritte auf diesem Gebiet weiterhin Herausforderungen bestehen, sind wir zuversichtlich, dass Hautorganoidsysteme weiterhin ihre Grenzen überwinden und beispiellose Möglichkeiten zur Verbesserung der menschlichen Hautgesundheit bieten werden.

Unzutreffend.

Zweidimensional/dreidimensional

Atopische Dermatitis beim Menschen

Luft-Flüssigkeits-Schnittstelle

Antigenpräsentierende Zelle

B-Lymphozyten-induziertes Reifungsprotein 1

Knochenmorphogenetische Proteine

Karzinoembryonales Antigen

Schädelneuralkammzelle

Kollagen-Triple-Helix-Wiederholung mit 1

Dezellularisierte extrazelluläre Matrix

Hautpapillenzellen

Dipeptidylpeptidase-4

Endotheliale koloniebildende Zellen

Extrazelluläre Matrix

Ektodysplasin A

Epidermaler Wachstumsfaktor

Epithel und mesenchymal

Übergang vom Epithel zum Mesenchym

Embryonische Stammzellen

Fibroblasten-Wachstumsfaktoren

Filaggrin

Flavinhaltige Monooxygenase 1

Feinnadelaspiration

Glykosaminoglykane

Gelatinemethacryloyl

Glukosetransporter

Hyaluronsäure

Haarbalg

Haarfollikel-Stammzellen

Human-Leukozyten-Antigen

Hämoxygenase 1

Menschliche Telomerase-Reverse-Transkriptase

Menschliche Endothelzellen der Nabelschnurvene

Induzierte pluripotente Stammzellen

Junktionale Epidermolysis bullosa

Keratin

Keratinozyten-Wachstumsfaktor

Lymphoid-Enhancer-Bindungsfaktor 1

Lymphozytenspezifisches Protein 1

Organoides reifes Medium: Dmem + Neurobasal + N2 + (b27-Vitamin) + Mercaptoethanol + Normocin

Von Blutplättchen abgeleiteter Wachstumsfaktor

Rezeptor für aus Blutplättchen gewonnene Wachstumsfaktoren

Poly-L-Milchsäure

Die Retinsäure

Name der Zelllinie

Selektiver Östrogenrezeptor-Modulator

Sekretiertes Frizzled-verwandtes Protein 2

Sonic-Igel

Drosophila-Mütter gegen dekapentaplegisches Protein

Systemische Sklerose

Simian-Virus 40 großes T- und kleines T-Antigen

Transformierender Wachstumsfaktor β

Tumorprotein p63

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Die Figuren wurden mit BioRender.com erstellt.

Diese Arbeit wurde vom National Key R&D Program of China (2022YFA1104800), dem Beijing Nova Program (20220484100), der National Natural Science Foundation of China (81873939) und dem offenen Forschungsfonds des State Key Laboratory of Cardiocular Disease, Fuwai Hospital (2022KF) unterstützt -04), das Clinical Medicine Plus Key Laboratory of Digital Medical Engineering, Southeast University (2023K-01), der offene Forschungsfonds des Beijing Key Laboratory of Metabolic Disorder Related Cardiovascular Disease, Peking, VR China (DXWL2023-01), das Science and Technology Bureau Foundation Application Project von Changzhou (CJ20220118).

Zi-Xuan Hong, Shun-Tian Zhu und Hao Li haben gleichermaßen zu dieser Arbeit beigetragen.

Abteilung für Physiologie und Pathophysiologie, School of Basic Medical Sciences, State Key Laboratory of Vascular Homeostasis and Remodeling, Peking University, Beijing, 100191, China

Zi-Xuan Hong, Shun-Tian Zhu, Hao Li, Jing-Zhi Luo und Kai Wang

Abteilung für hepatopankreatobiliäre Chirurgie, drittes angegliedertes Krankenhaus der Soochow-Universität, Changzhou, 213000, Jiangsu, China

Yu Yang

Abteilung für Plastische Chirurgie, Drittes Krankenhaus der Universität Peking, Peking, 100191, China

Yang An

Klinisches Stammzellforschungszentrum, Drittes Krankenhaus der Universität Peking, Peking, 100191, China

Xi Wang und Kai Wang

Staatliches Schlüssellabor für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Fuwai Hospital, Peking, 100037, China

Kai Wang

Pekinger Schlüssellabor für kardiovaskuläre Erkrankungen im Zusammenhang mit Stoffwechselstörungen, Capital Medical University, Peking, 100050, China

Kai Wang

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ZXH, STZ und HL haben gleichermaßen zu dieser Arbeit beigetragen. ZXH, STZ, HL und JZL haben das Manuskript geschrieben. ZXH trug zum Figurendesign bei. YY, YA, XW und KW haben das Manuskript überarbeitet und bearbeitet. Alle Autoren haben das endgültige Manuskript gelesen und genehmigt.

Korrespondenz mit Yang An, Xi Wang oder Kai Wang.

Unzutreffend.

Unzutreffend.

Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden Interessen haben.

Open Access Dieser Artikel ist unter einer Creative Commons Attribution 4.0 International License lizenziert, die die Nutzung, Weitergabe, Anpassung, Verbreitung und Reproduktion in jedem Medium oder Format erlaubt, sofern Sie den/die ursprünglichen Autor(en) und die Quelle angemessen angeben. Geben Sie einen Link zur Creative Commons-Lizenz an und geben Sie an, ob Änderungen vorgenommen wurden. Die Bilder oder anderes Material Dritter in diesem Artikel sind in der Creative Commons-Lizenz des Artikels enthalten, sofern in der Quellenangabe für das Material nichts anderes angegeben ist. Wenn Material nicht in der Creative-Commons-Lizenz des Artikels enthalten ist und Ihre beabsichtigte Nutzung nicht durch gesetzliche Vorschriften zulässig ist oder über die zulässige Nutzung hinausgeht, müssen Sie die Genehmigung direkt vom Urheberrechtsinhaber einholen. Um eine Kopie dieser Lizenz anzuzeigen, besuchen Sie http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/. Der Creative Commons Public Domain Dedication-Verzicht (http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/) gilt für die in diesem Artikel zur Verfügung gestellten Daten, sofern in einer Quellenangabe für die Daten nichts anderes angegeben ist.

Nachdrucke und Genehmigungen

Hong, ZX., Zhu, ST., Li, H. et al. Biotechnologisch hergestellte Hautorganoide: von der Entwicklung bis zur Anwendung. Military Med Res 10, 40 (2023). https://doi.org/10.1186/s40779-023-00475-7

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Eingegangen: 04. Mai 2023

Angenommen: 01. August 2023

Veröffentlicht: 22. August 2023

DOI: https://doi.org/10.1186/s40779-023-00475-7

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