轻度听力障碍能恢复吗(耳蜗毛细胞再生新发现)
轻度听力障碍能恢复吗(耳蜗毛细胞再生新发现)在鸡耳蜗中,她发现毛细胞在溶解和分崩离析之前“挂在那里(hang in there)”至少 16 小时。在这 16 小时内,这些细胞与耳蜗中的其他细胞(支持细胞)进行交流。研究人员假设这些信号最终会指示支持细胞开始毛细胞再生过程。正在进行的工作侧重于其识别信号。 Benkafadar进一步发现了一种机制,该机制被激活以导致毛细胞破坏其遗传物质并随后分解。这个过程称为程序性细胞死亡(programmed cell death)。众所周知,这通常是一种安全机制,可防止受压细胞对身体造成伤害。 为了正确利用单细胞 RNA 测序技术,Janesick开发了一种伤害鸡耳蜗的新策略。目标是“一次性”破坏所有毛细胞,这通常在声音暴露或全身注射耳毒性药物的情况下是不可能的。然而,对鸡耳蜗采用外科手术方法,可以将微量的药物西索米星(sisomicin)注射到内耳中,导致所有听觉毛细胞在24小时内消失。
鸟类耳蜗毛细胞再生新发现
作者:Amanda Janesick博士和Nesrine Benkafadar博士
鸡是听力恢复研究的重要动物模型,因为它们天生能够再生耳蜗毛细胞。这一事实已为人所知多年,但启动和控制这种再生能力的机制尚不清楚。听力健康基金会通过听力恢复项目 (the Hearing Restoration Project,HRP) 提供的资金帮助斯坦福大学 Stefan Heller 博士的实验室开发了一项新的研究计划,重点是鸡毛细胞再生。
在Cell Reports杂志上(“Transcriptomic Characterization of Dying Hair Cells in the Avian Cochlea” and “Cell Type Identity of the Avian Cochlea” ,March 23 2021 Cell Reports)的两篇备受瞩目的文章中 Amanda Janesick 博士和Nesrine Benkafadar博士领导的研究小组报告了几项新发现,为深入研究奠定了基础:触发和控制鸟类耳蜗毛细胞再生的细胞信号的深度表征。这项工作使用了最近开发的一种称为单细胞 RNA 测序的技术。当耳蜗细胞对毛细胞损伤和死亡做出反应时,这项技术可以观察到所有基因的活性变化。
为了正确利用单细胞 RNA 测序技术,Janesick开发了一种伤害鸡耳蜗的新策略。目标是“一次性”破坏所有毛细胞,这通常在声音暴露或全身注射耳毒性药物的情况下是不可能的。然而,对鸡耳蜗采用外科手术方法,可以将微量的药物西索米星(sisomicin)注射到内耳中,导致所有听觉毛细胞在24小时内消失。
耳毒性损伤后五天,鸡会再生感觉毛细胞和神经元(绿色)。死毛细胞“幽灵”(红色)漂浮在再生细胞上方。细胞核标记为蓝色。
Benkafadar使用单细胞 RNA 测序仔细观察了毛细胞。她发现,当耳蜗毛细胞因暴露于西索米星而受到损伤和压力时,会激活一组与细胞压力相关的特定基因。她的数据显示,毛细胞通过调用细胞修复机制“战斗”以维持生命。
Benkafadar进一步发现了一种机制,该机制被激活以导致毛细胞破坏其遗传物质并随后分解。这个过程称为程序性细胞死亡(programmed cell death)。众所周知,这通常是一种安全机制,可防止受压细胞对身体造成伤害。
在鸡耳蜗中,她发现毛细胞在溶解和分崩离析之前“挂在那里(hang in there)”至少 16 小时。在这 16 小时内,这些细胞与耳蜗中的其他细胞(支持细胞)进行交流。研究人员假设这些信号最终会指示支持细胞开始毛细胞再生过程。正在进行的工作侧重于其识别信号。
总的来说,这项研究创建了一个全面的目录,其中包含在毛细胞死亡的前 24 小时内超过 15 000 个单独的基因激活和失活基因。这一丰富的重要数据来源可供研究界公开使用,并将成为未来工作的基础,这些工作旨在寻找启动和控制鸟类毛细胞再生的相关基因。
与此同时,HRP 联盟已经在致力于将鉴定出的基因与其哺乳动物等价物进行比较,这将加速将研究结果转化为未来的治疗方法。
Janesick对鸡耳蜗不同细胞群的“盘点”工作的第二个方面是为不同的耳蜗细胞类型鉴定了许多新的标记基因。结果有两个惊喜:
1) 在鸡内耳中发现了一种新的毛细胞类型。这一发现将推动研究揭示这种新型毛细胞类型的生理功能。
2)这项工作确定了两组不同的支持细胞,它们是在损伤后产生新毛细胞的干细胞。有趣的是,这两组在空间上是不同的,对应于耳蜗中利用不同机制进行毛细胞再生的两个不同位置。一种机制基于细胞分裂,这是 Heller 实验室专注于开发未来疗法以在哺乳动物耳蜗中再生毛细胞的理想策略。
这些研究有望为患者带来新的治疗方法。
作者希望得到下一步研究的资助。