2013年7月29日

技术形成内耳细胞

 细胞 干细胞衍生的感官毛细胞(红色)和发束(绿色)。细胞核呈蓝色。印第安那大学

使用创新的3-D培养系统,研究人员能够哄骗小鼠胚胎干细胞形成内耳可见的细胞和结构。该技术可能导致对内耳发育和疾病的更深入了解。

内耳中的专门上皮细胞可检测头部运动,重力和声音。研究人员知道内耳发育的一般方案,但是对于这种特殊的组织是如何形成的,仍有很多知识要学习。更深入的知识对于开发新型的听力损失和平衡障碍疗法至关重要。

自组织的复杂组织在传统的扁平培养系统中不会自然产生。为了创造更逼真的环境,一些科学家最近创建了3-D组织培养系统。通过应用精心定时的发育信号,研究人员从漂浮在培养基中的胚胎干细胞培养出了神经组织。细胞聚集并遵循与体内相似的发育途径。

印第安纳大学医学院的Karl R. Koehler和Eri Hashino博士领导的研究小组认为,3-D组织培养系统可能有助于引导小鼠胚胎干细胞发展成内耳的复杂组织和结构。 。这项研究得到了美国国立卫生研究院国家耳聋与其他沟通障碍研究所(NIDCD)和其他美国国立卫生研究院的支持。它出现在 性质 在2013年7月10日。

通过试验不同的信号分子和时机,研究人员能够诱导小鼠胚胎干细胞模拟内耳发育的步骤。细胞聚集并在一周内出现细胞斑块,与正在发育的耳部斑块(耳部从其发育的胚胎部分)有着惊人的相似之处。接下来几天的组织变化继续类似于内耳发育。

到第16天,研究人员发现细胞类似于毛细胞。这些细胞既构成我们的平衡感,又有助于将声音转化为大脑可以理解的电信号。毛细胞产生的电信号类似于体内的电信号。它们还似乎与邻近的神经元形成特殊的连接,称为带状突触。这些使毛细胞能够将其信号传递到通向大脑的神经通路。

“我们惊讶地发现,一旦干细胞被引导成为内耳前体并置于3-D培养中,这些细胞的行为就好像他们不仅知道如何在内耳中变成不同的细胞类型,而且知道如何自组织成与本地内耳非常相似的模式。” Hashino说。

Koehler解释说:“ 3-D培养使细胞能够利用在胚胎发育过程中发现的机械线索,自组织成复杂的组织。”

该方法现在可用于探索内耳发育所涉及的机制。它还可以提供一种生成毛细胞以进行药物发现和其他治疗性测试的方法。

—哈里森·温(Harrison Wein)博士

相关链接

参考文献:   性质。 2013年7月10日。doi:10.1038 / nature12298。 [Epub提前发行]。 PMID:23842490。

资金:  美国国立卫生研究院(NIH)耳聋与其他交流障碍国家研究所(NIDCD),美国国立普通医学科学研究所(NIGMS),美国国家心理健康研究所(NIMH);以及Paul and Carole Stark Neurosciences Fellowship。