【中国科学报】科学家发现原位再生耳蜗“声音放大器”新策略

野生型外毛细胞 中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心供图

新生外毛细胞 中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心供图

  耳蜗外毛细胞是声音的放大器,其特异表达的马达蛋白Prestin能显著提高人们对外界声音感知的灵敏度。中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)刘志勇研究组首次在成年小鼠耳蜗内实现了将支持细胞转分化为Prestin阳性的外毛细胞。相关成果日前发表于eLife。

  据介绍,各种耳毒性药物、噪声和衰老等因素均会造成外毛细胞的损伤。低等非哺乳类动物的毛细胞损伤后,其周边的支持细胞能够转分化产生新的毛细胞。但是,人类和其他哺乳类动物均丧失了自我再生毛细胞的能力,临床上外毛细胞损伤最终会导致严重的听力损伤。

  Atoh1是耳蜗毛细胞发育过程中的一个重要基因。虽然体内过表达Atoh1能把幼年小鼠支持细胞转分化为毛细胞,遗憾的是其无法将成年支持细胞转变为毛细胞。因此,如何将小鼠成年支持细胞转分化为毛细胞,尤其是表达Prestin、有功能的外毛细胞,一直是一个重要但悬而未决的科学问题。

  Ikzf2是在耳蜗外毛细胞特异表达的一个基因,其功能突变导致外毛细胞发育障碍。刘志勇研究组提出一个研究假说,即同时过表达Atoh1和Ikzf2能够将成年小鼠支持细胞转分化为Prestin阳性的外毛细胞。

  该假说最终被实验结果证实。虽然Atoh1或者Ikzf2均不能单独转分化成年小鼠支持细胞,但Atoh1和Ikzf2一起可以成功将成年小鼠支持细胞转变为Prestin阳性的外毛细胞。同时,Atoh1和Ikzf2协同转分化效率在外毛细胞损伤的模型中大大提高,达到16%~29%。

  为进一步确定新生外毛细胞的特征,研究人员进行了超高分辨率的扫描电镜和单细胞转录组分析。结果显示,新生的外毛细胞顶部不仅具有纤毛,其基因表达谱也与野生型外毛细胞相似,而与内耳其他类型的毛细胞有明显差别。

  同行评议专家表示,这是耳蜗毛细胞再生领域的一个里程碑式的研究成果,其新生外毛细胞的成熟度大大超过了之前的研究,为临床治疗外毛细胞损伤提供了更深入的理论基础。

  相关论文信息:https://doi.org/10.7554/eLife.66547

  (原载于《中国科学报》 2021-09-14 第1版 要闻)

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