2020年6月9日

研究人员创建了小鼠耳蜗的发展图

乍看上去

  • 科学家绘制了感官细胞如何在小鼠耳蜗(内耳的关键声音传感结构)中发育的图。
  • 这些发现可能有助于发展某些形式的听力损失的疗法。
新生小鼠耳蜗中的感觉毛细胞 单细胞RNA测序可帮助科学家绘制新生小鼠耳蜗中感官毛细胞(粉红色)的发育方式。 疾病预防控制中心的Helen Maunsell

听力涉及耳蜗内部成千上万的微小毛细胞,耳蜗是内耳的蜗牛状器官。声音振动会导致每个毛细胞顶部的稀疏束束摇摆。这种运动通过听觉神经将电信号发送到大脑,在大脑中解释声音。

在人类中,受损的毛细胞无法再生。大声的声音,疾病,伤害和衰老都可能损坏毛细胞并导致永久性听力损失。

研究毛细胞和维持它们的支持细胞非常困难。这些感觉细胞数量有限,它们紧密地包装在称为Corti器官的耳蜗内。 

在发育过程中,一堆祖细胞会产生两种毛细胞,分别称为内毛细胞和外毛细胞,以及支持细胞。但是,对于将祖细胞转化为这些独特细胞类型的过程还知之甚少。

美国国立卫生研究院(NIH)聋哑及其他沟通障碍国家研究所(NIDCD)的Matthew W. Kelley博士领导的研究小组正在研究耳蜗的发展。在以前的工作中,他们 分析了301个细胞 从鼠标的内耳。在他们的新研究中,他们分析了来自小鼠耳蜗的30,000个细胞的基因活性,以绘制发育图。研究结果发表在 自然通讯 2020年5月13日。

该团队使用了一种称为单细胞RNA测序的方法。这项技术使研究人员能够分析单个细胞的基因活性。科学家可以从细胞的活跃基因模式中学到很多东西,这有助于确定其功能。细胞的基因活性模式可以在发育过程中或响应环境而改变。

研究人员检查了从胚胎发育第14天到出生后第7天四个时间点收集的小鼠耳蜗细胞的基因活性谱。这使他们能够识别已知的细胞类型以及以前未知的细胞类型。它还使他们能够追踪不同细胞类型的发育途径。

在胚胎发育早期,在外毛细胞祖细胞中活跃的一个值得注意的基因是 Tgfbr1. Tgfbr1 与导致听力下降的两种疾病有关:埃勒斯-丹洛斯综合征和洛伊斯-迪茨综合征。要了解 Tgfbr1的 研究人员阻止了Tgfbr1蛋白在小鼠胚胎中的活性。几天后,耳蜗的外毛细胞比正常人少。该结果表明,患有 Tgfbr1 突变可能源于发育过程中受损的外毛细胞形成。

研究人员还发现,内毛细胞和外毛细胞在发育早期会发生分化,这表明前体细胞存在着不同的集合。对耳蜗发育的这种了解和其他见解可以帮助那些致力于将干细胞转化为受损毛细胞的替代者。

疾病预防控制中心主任Debara L. Tucci博士说:“与人体中许多其他类型的细胞不同,能够使我们听到的感觉细胞在受损或患病时没有再生能力。” “通过阐明我们对这些细胞如何在发育中的内耳中形成的理解,这项工作对于从事基于干细胞疗法的科学家来说是一项重要资产,该疗法可以治疗或逆转某些形式的内耳听力损失。”

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参考文献: 在单细胞水平上表征小鼠耳蜗上皮的发育。 Kolla L,Kelly MC,Mann ZF,Anaya-Rocha A,Ellis K,Lemons A,Palermo AT,So KS,Mays JC,Orvis J,Burns JC,Hertzano R,Driver EC,Kelley MW。 Nat Commun。 2020年5月13日; 11(1):2389。 doi:10.1038 / s41467-020-16113-y.PMID:32404924

资金: 美国国立卫生研究院(NIH)失聪和其他沟通障碍国家研究院(NIDCD);伦敦国王学院;听力健康基金会。