恢复听力全新希望:科学家发现听力细胞新生工具

▎药明康德内容团队编辑

衰老、噪音以及某些癌症治疗药物和抗生素可以导致不可逆转的听力损失。如果科学家能够对现有细胞进行重新编程,这些细胞在死亡后也能重新发育成对听力至关重要的外耳和内耳感觉细胞,从而有望恢复听力。

在近期的《自然》杂志上,美国西北大学的科学家们发现了一个单一的主基因,可以将耳毛细胞分别编程为外毛或内毛细胞,克服了阻碍这些细胞发育以恢复听力的重要障碍。

论文主要作者,西北大学Jaime García-A overos教授说:“我们首次发现了清晰的细胞转换机制,可以由一种细胞类型转换到另一种类型。我们克服了一个重大障碍,提供了一种以前无法获得的工具来制造内毛细胞或外毛细胞。”

根据美国疾病控制与预防中心的数据,在美国55 至 64 岁的人群中大约有 8.5% 患有致残性听力损失。在 65 岁至 74 岁的人群中,这一比例增加至近 25%,在 75 岁及以上更是增加到了 50%。

此前,科学家们可以人为制造出耳毛细胞,但它们不会分化成在听力发生过程中具有不同功能的内毛细胞或外毛细胞。这次的新发现则朝着挖掘这些特定细胞迈出重要一步。

耳蜗产生的外毛细胞死亡通常是耳聋和听力损失的原因。外毛细胞响应声波的压力而膨胀和收缩,并为内毛细胞放大声音。内部细胞将这些振动传递给神经元,从而产生我们听到的声音。

“这就像一场芭蕾舞,” Jaime García-A overos教授在描述内毛细胞和外毛细胞的协调运动时充满了敬畏,“外层细胞蹲下跳起,将内层细胞进一步举起到耳朵里。耳朵是一个美丽的器官。哺乳动物中没有其他器官可以如此精确地定位细胞,它具有超高的测量精度,否则听力不会发生。”

他们发现,对耳毛细胞进行编程的主基因开关是TBX2。当TBX2基因表达时,细胞变成内毛细胞;当TBX2基因被阻断时,细胞变成外毛细胞。产生其中任何一种细胞都需要一种基因混合物。从非毛细胞中制造出耳蜗毛细胞,需要有ATOH1和GF1这两种基因,之后再打开或关闭TBX2基因以产生所需的内毛细胞或外毛细胞。

▲TBX2基因在外毛细胞中的异位表达导致它们转化为内毛细胞(图片来源:参考资料[2])

科研人员的目标是将非毛细胞这种支持细胞重新编程,将它们排列在毛细胞之间,并为它们提供结构上的支持,从而最终形成外毛细胞或内毛细胞。

虽然仍在实验阶段,但研究人员已经弄清楚如何制造特定的内毛细胞或外毛细胞,并找到了外毛细胞更容易死亡并导致耳聋的原因。这些新突破将为那些面临听力损失的老年人带来恢复听力的新希望。

参考资料:

[1] New tool to create hearing cells lost in aging. Retrieved May 4, 2022 from https://www.eurekalert.org/news-releases/951729

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