Localizing the expression of pertinent genes for hair shape by in situ hybridization

Abstract

Human hair fibre morphology shows large diversity, but it can be classified in three main subgroups according to their ethnic origin: Asian, Caucasian and African. It has been shown that the shape and size of the hair follicle (HF) determine both shape and size of the hair fibre. The HF is one of the most complex mini-organs of the human body, composed of different cell types, with the capacity to reconstitute itself and to vary considerably in size and shape. The expression of some genes has been associated with particular traits of human hair shape; however, the genetic determinants of hair morphology are still elusive. Based on the team’s unpublished results, obtained from a high-throughput gene transcript analysis of African versus Caucasian human HFs, the thesis was directed towards the localization of select transcripts by in situ hybridization on skin post-mortem samples, using DIG-labelled RNA probes, generated by T3 RNA polymerase. This localization will be important to validate the selected gene targets, to identify the expression patterns in the HF of genes potentially important for the morphology of the hair and ultimately to choose the appropriate cell lines for further studies. In situ hybridization technique was successfully performed on post-mortem samples. The scalp post-mortem samples proved to be good material for hair biology studies. No significant differences were observed between post-mortem and biopsy scalp samples in terms of location and sensitivity of the labelling. The role of the inner root sheet layer on hair shape determination seems to be very important. According to the gene expression profile, immortal skin keratinocytes may not be a good cell model for further studies focused on the development of targeted cosmeceuticals. The results here reported constitute new and exciting information that will be the starting point for future research.

A morfologia da fibra do cabelo humano apresenta uma grande diversidade podendo ser classificada em três subgrupos principais de acordo com a sua origem étnica: Asiáticos, Caucasianos e Africanos. Tem sido demonstrado que a forma e o tamanho do folículo determinam a forma e tamanho da fibra do cabelo. O folículo de cabelo é um dos mini-órgãos mais complexos do corpo humano, composto por diferentes tipos de células, com a capacidade de se auto regenerar e variando consideravelmente em termos de tamanho e forma. O padrão de expressão de alguns genes foi relacionado com determinadas características de forma do cabelo humano; no entanto, os determinantes genéticos da morfologia do cabelo são ainda poucos conhecidos. Com base nos resultados não publicados do nosso grupo de investigação, obtidos a partir de uma análise comparativa (microarray) de transcritos em folículos de cabelo humano de indivíduos Africanos versus Caucasianos, este trabalho teve como objetivo aferir a localização de transcritos selecionados através da técnica de hibridização in situ em amostras de pele pós-morte, usando sondas de RNA coradas com DIG, obtidas através da T3 RNA polimerase. Esta localização será importante para validar os genes alvos selecionados, para identificar o padrão de expressão nos folículos de cabelo de genes potencialmente importantes para a morfologia do cabelo e, finalmente, para selecionar linhas celulares apropriadas para estudos posteriores. A técnica de hibridização in situ foi realizada com sucesso em amostras post mortem. As amostras do couro cabeludo post mortem mostraram ser um bom material para estudos da biologia do cabelo. Não foram observadas diferenças significativas entre os resultados conseguidos com biópsias e amostras do couro cabeludo de cadáveres em termos de localização e sensibilidade. O papel da camada da camada interna da raiz na determinação da forma do cabelo parece ser muito importante. De acordo com o perfil de expressão génica, os queratinócitos de pele imortalizados com telomerase podem não ser um modelo celular adequado para estudos posteriores direcionados para o desenvolvimento de formulações específicas para fins cosméticos. Os resultados novos e interessantes aqui descritos constituirão o ponto de partida para futuros trabalhos.