Utrata słuchu spowodowana starzeniem się, hałasem oraz niektórymi lekami przeciwnowotworowymi i antybiotykami jest nieodwracalna, ponieważ naukowcy nie byli w stanie przeprogramować istniejących komórek, aby po śmierci przekształciły się w komórki czuciowe ucha zewnętrznego i wewnętrznego – niezbędne do słyszenia.
Jednak naukowcy z Northwestern Medicine odkryli pojedynczy gen główny, który programuje komórki włoskowate uszu na zewnętrzne lub wewnętrzne, pokonując główną przeszkodę, która uniemożliwiła rozwój tych komórek w celu przywrócenia słuchu.
Badanie zostanie opublikowane w Nature 4 maja.
„Nasze odkrycie daje nam pierwszą wyraźną zmianę komórek, która powoduje, że jeden typ kontra drugi” – powiedział główny autor badania Jaime Garcia-Anoveros, profesor anestezjologii, neurologii i neurologii w Northwestern University Feinberg School of Medicine. „Dostarczy niedostępne wcześniej narzędzie do tworzenia wewnętrznej lub zewnętrznej komórki rzęsatej. Pokonaliśmy poważną przeszkodę”.
Około 8,5 procent dorosłych w wieku od 55 do 64 lat w USA ma upośledzający słuch. To wzrasta do prawie 25 procent osób w wieku od 65 do 74 lat i 50 procent osób w wieku 75 lat i starszych, informuje Centers for Disease Control.
Obecnie naukowcy są w stanie wytworzyć sztuczną komórkę włoskowatą, ale nie różnicuje się ona w komórkę wewnętrzną lub zewnętrzną, która pełni różne funkcje niezbędne do wytwarzania słuchu. Odkrycie to duży krok w kierunku rozwoju tych specyficznych komórek.
„To jak balet”, gdy komórki kucają i skaczą
Śmierć zewnętrznych komórek rzęsatych wytworzonych przez ślimak jest najczęściej przyczyną głuchoty i utraty słuchu. Komórki rozwijają się w zarodku i nie rozmnażają się. Zewnętrzne komórki rzęsate rozszerzają się i kurczą w odpowiedzi na ciśnienie fal dźwiękowych i wzmacniają dźwięk dla wewnętrznych komórek rzęsatych. Komórki wewnętrzne przekazują te wibracje do neuronów, tworząc dźwięki, które słyszymy.
„To jest jak balet”, mówi z podziwem Garcia-Anoveros, opisując skoordynowany ruch komórek wewnętrznych i zewnętrznych. „Zewnętrzne kucają i skaczą, a wewnętrzne podnoszą głębiej do ucha.
„Ucho to piękny narząd. Nie ma innego narządu u ssaka, w którym komórki są tak precyzyjnie rozmieszczone (mam na myśli mikrometryczną precyzję). W przeciwnym razie słuch nie występuje”.
Główny przełącznik genów naukowcy z Northwestern odkryli, że programuje komórki rzęsate uszu TBX2. Kiedy gen ulega ekspresji, komórka staje się wewnętrzną komórką włosową. Kiedy gen jest zablokowany, komórka staje się zewnętrzną komórką włoskowatą. Zdolność do wytworzenia jednej z tych komórek będzie wymagała koktajlu genów, powiedział Garcia-Anoveros. Geny ATOH1 i GF1 są potrzebne do wytworzenia komórki rzęsatej ślimakowej z komórki nie będącej komórką włosa. Następnie TBX2 zostanie włączony lub wyłączony, aby wytworzyć potrzebną wewnętrzną lub zewnętrzną komórkę.
Celem byłoby przeprogramowanie komórek podporowych, które są połączone w siatkę między komórkami włoskowatymi, i zapewnienie im wsparcia strukturalnego w zewnętrzne lub wewnętrzne komórki rzęsate.
„Możemy teraz dowiedzieć się, jak zrobić konkretnie wewnętrzne lub zewnętrzne komórki rzęsate i określić, dlaczego te późniejsze są bardziej podatne na śmierć i powodują głuchotę” – powiedział Garcia-Anoveros. Podkreślił, że te badania są wciąż w fazie eksperymentalnej.
Inni autorzy z Northwestern to współgłówna autorka Anne Duggan, John C. Clancy, Chuan Zhi Foo, Ignacio García Gómez, Yingji Zhou, Kazuaki Homma i Mary Ann Cheatham.
Badanie zostało sfinansowane z grantów National Institute of Deafness and other Communications Disorders R01 DC015903 i R01 DC019834 z National Institutes of Health.
Źródło historii:
Materiały dostarczone przez Uniwersytet Północno-Zachodni. Oryginał napisany przez Marlę Paul. Uwaga: Treść można edytować pod kątem stylu i długości.