基于胶原XVII溶解微针贴片的多通路调控治疗雄激素性脱发研究

《Regenerative Biomaterials》：Engineered Collagen XVII-loaded dissolving microneedle patch for promoting hair regrowth in androgenic alopecia

本研究针对雄激素性脱发(AGA)现有疗法存在患者依从性差、透皮生物利用度低等局限，开发了重组人胶原XVII(rhCOL17p)负载的透明质酸溶解微针贴片。研究发现COL17在AGA模型中显著下调，rhCOL17p可剂量依赖性增强毛乳头细胞(hDPCs)的粘附、迁移和增殖能力。该微针系统实现96%皮肤穿透率及28小时内持续释放96%药物，在睾酮诱导的AGA小鼠模型中，4 mg/mL rhCOL17p-MN使毛发覆盖率在第14天达97%，疗效与5%米诺地尔相当，并通过上调β-catenin和SOX9激活干细胞及增殖通路。该研究为AGA治疗提供了新型透皮给药策略。

　　

头顶的"地中海"不仅是形象困扰，更是困扰全球数亿人的健康难题。雄激素性脱发(Androgenetic Alopecia, AGA)作为最常见的进行性脱发形式，占非瘢痕性脱发病例的90%以上，其核心病理特征表现为毛囊微型化——终毛逐渐退化成毳毛。当前主流疗法如米诺地尔存在透皮效率低(<5%)、需每日用药等局限，严重影响患者依从性。更棘手的是，毛囊干细胞(Hair Follicle Stem Cells, HFSCs)的休眠-激活周期调控机制尚未完全阐明，使得治疗策略难以突破。

在这项发表于《Regenerative Biomaterials》的研究中，暨南大学研究团队独辟蹊径，将目光投向胶原XVII(COL17)——这个连接细胞骨架与细胞外基质的关键分子枢纽。团队发现，在睾酮诱导的AGA小鼠模型中，COL17表达显著下调，并伴随毛囊形态异常、增殖减少和血管生成受损。为验证其治疗潜力，研究人员通过基因工程手段设计出重组人COL17功能片段(rhCOL17p)，并创新性地采用透明质酸溶解微针(Microneedle, MN)递送系统，攻克了大分子透皮输送的难题。

研究主要采用以下关键技术：通过生物信息学分析筛选COL17功能性结构域(800-1300氨基酸)；利用大肠杆菌表达系统制备分子量32.6 kDa的rhCOL17p；构建睾酮诱导的C57BL/6小鼠AGA模型；采用透明质酸-普兰糖双组分体系制备15×15针阵列的溶解微针贴片；通过Franz扩散池评估透皮吸收效率；借助免疫组化分析Ki67、CD31、β-catenin等关键标志物表达。

3.1 COL17下调与AGA病理机制关联

通过建立睾酮诱导的AGA小鼠模型，研究发现模型组毛囊出现萎缩退化，皮肤厚度显著变薄，关键标志物Ki67(细胞增殖)、CD31(内皮细胞)和β-catenin(毛囊发育)表达均下调。Western blotting证实COL17在模型组中表达量显著低于健康组，首次揭示COL17下调与AGA发病机制的直接关联。

3.2 rhCOL17p促进毛乳头细胞功能

体外实验显示，rhCOL17p可剂量依赖性增强hDPCs的粘附、迁移和增殖能力。在25μg/mL浓度下，细胞迁移率提升至(44.46±4.30)%，显著高于对照组的(16.79±1.60)%。CCK-8实验证实rhCOL17p对hDPCs增殖具有显著促进作用，为后续体内实验奠定基础。

3.5 rhCOL17p-MN贴片的制备与表征

采用两步铸造法制备的微针贴片包含15×15金字塔形针阵列，针高750μm，基底宽度350μm。扫描电镜显示针尖尖锐无毛刺，共聚焦显微镜证实rhCOL17p在针体内分布均匀，荧光强度随浓度增加而增强。

3.6 微针系统的力学性能与释放特性

溶血试验显示rhCOL17p-MN的溶血率均低于0.5%，力学测试表明每根针可承受≥0.2N的压力，远超人体皮肤植入所需压力(≈0.1N/针)。透皮实验证实微针皮肤穿刺率达96%，FITC标记的rhCOL17p在体内可持续释放6天，展现良好的缓释特性。

3.7 rhCOL17p-MN促进毛发再生疗效

动物实验显示，4 mg/mL rhCOL17p-MN组在第14天达到97%毛发覆盖率，与5%米诺地尔组疗效相当。毛发密度(738.4±8.31根/cm²)和直径(28.00±0.82μm)均显著优于模型组，且毛囊数量、皮肤厚度和毛囊长度均呈现剂量依赖性增加。

3.8 毛囊再生与周期转换机制

组织学分析表明，rhCOL17p-MN可显著增加生长期(anagen)毛囊比例，减少休止期(telogen)毛囊。4 mg/mL治疗组毛囊数量最多，皮肤厚度最大，毛囊长度最长，证实其促进毛囊从休止期向生长期转换的能力。

3.9 多通路调控机制解析

免疫组化结果显示，rhCOL17p-MN可显著上调Ki67+细胞比例，促进β-catenin核转位激活Wnt信号通路，增加SOX9+毛囊干细胞数量，并提升CD31+血管密度。这表明其通过增强细胞增殖、激活干细胞分化、促进血管生成等多途径协同作用。

3.10 安全性评价

28天长期安全性实验显示，rhCOL17p-MN处理组小鼠主要脏器无形态学异常，肝功能(ALT、AST)和肾功能指标(BUN、UA、CRE)与正常组无显著差异，证实其良好生物相容性。

该研究首次证实COL17下调是AGA的关键机制，并成功开发rhCOL17p溶解微针递送系统。其优势体现在：微针技术实现96%透皮效率，克服传统制剂局限；每2-3天给药频率显著提升患者依从性；多通路调控机制有效促进毛囊再生。虽然仍需在长周期动物模型进一步验证，但本研究为AGA治疗提供了兼具创新性与转化价值的新策略，为胶原基生物材料在再生医学中的应用开辟了新方向。