研究人員探索內(nèi)耳的潛在再生潛能

來自南加州大學 Neil Segil 干細胞實驗室的科學家們已經(jīng)確定了內(nèi)耳感覺細胞再生的天然屏障，這些細胞因聽力和平衡障礙而喪失。正如在Developmental Cell 上發(fā)表的一項新研究所述，克服這一障礙可能是使內(nèi)耳細胞恢復到為再生做好準備的新生兒狀態(tài)的第一步。

“永久性聽力損失影響到超過 60% 的達到退休年齡的人口，”干細胞生物學和再生醫(yī)學系以及南加州大學蒂娜和里克卡魯索耳鼻喉科 - 頭頸系教授 Segil 說外科手術(shù)。“我們的研究提出了新的基因工程方法，可用于引導胚胎內(nèi)耳細胞中存在的某些相同的再生能力。”

在內(nèi)耳中，聽覺器官，也就是耳蝸，包含兩種主要類型的感覺細胞：“毛細胞”，具有毛狀細胞突起，可以接收聲音振動;以及發(fā)揮重要結(jié)構(gòu)和功能作用的所謂“支持細胞”。

當脆弱的毛細胞受到巨大噪音、某些處方藥或其他有害物質(zhì)的損害時，老年哺乳動物的聽力損失將是永久性的。然而，在生命的最初幾天，實驗室小鼠保留了支持細胞通過稱為“轉(zhuǎn)分化”的過程轉(zhuǎn)化為毛細胞的能力，從而使聽力損失恢復。到一周大時，老鼠失去了這種再生能力——人類也失去了，可能在出生之前。

基于這些觀察，博士后學者陶立濤博士、研究生 Haoze (Vincent) Yu 和他們的同事們仔細研究了導致支持細胞失去轉(zhuǎn)分化潛力的新生兒變化。

在支持細胞中，指示轉(zhuǎn)分化為毛細胞的數(shù)百個基因通常被關(guān)閉。為了打開和關(guān)閉基因，身體依靠激活和抑制分子來裝飾稱為組蛋白的蛋白質(zhì)。為了響應這些被稱為“表觀遺傳修飾”的裝飾，組蛋白將 DNA 包裹到每個細胞核中，控制哪些基因通過松散包裹和可訪問而“開啟”，哪些基因通過緊密包裹和關(guān)閉而“關(guān)閉”無法訪問。通過這種方式，表觀遺傳修飾調(diào)節(jié)基因活性并控制基因組的新興特性。

在新生小鼠耳蝸的支持細胞中，科學家們發(fā)現(xiàn)毛細胞基因因缺乏激活分子 H3K27ac 和抑制分子 H3K27me3 的存在而受到抑制。然而，與此同時，在新生小鼠的支持細胞中，毛細胞基因被一種不同的組蛋白修飾 H3K4me1 保持“準備”激活。在支持細胞向毛細胞轉(zhuǎn)分化過程中，H3K4me1 的存在對于激活毛細胞發(fā)育的正確基因至關(guān)重要。

不幸的是，隨著年齡的增長，耳蝸的支持細胞逐漸失去 H3K4me1，導致它們退出啟動狀態(tài)。然而，如果科學家們添加一種藥物來防止 H3K4me1 的丟失，支持細胞仍會暫時為轉(zhuǎn)分化做好準備。同樣，來自前庭系統(tǒng)的支持細胞自然維持 H3K4me1，仍準備轉(zhuǎn)分化為成年期。

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