В сопутствующем исследовании во главе с NIDCD-поддержанными учеными из Медицинской школы Университета Мэриленда и учеными из Медицинской школы Sackler в Тель-Авивском университете, исследователи использовали подобную технику, чтобы определить семью белков, очень важных для развития внутренних клеток уха. Оба исследования были опубликованы онлайн 15 октября в журнале Nature Communications.«Возрастная потеря слуха постепенно происходит в большинстве из нас, поскольку мы становимся старше.
Это – одно из наиболее распространенных условий среди пожилых людей, затрагивая половину людей 75 старше установленного возраста», сказал Джеймс Ф. Бэтти младший, Доктор медицины, доктор философии, директор NIDCD. «Эти новые результаты могут привести к новым регенеративным лечениям этой критической проблемы здравоохранения».Специализированные сенсорные эпителиальные клетки во внутреннем ухе включают волосковые клетки и клетки поддержки, которые предоставляют волосковым клеткам решающую структурную и функциональную поддержку.
Волосковые клетки и клетки поддержки, расположенные в улитке уха – структуре, имеющей форму улитки во внутреннем ухе – сотрудничают, чтобы обнаружить звук, таким образом позволяя нам услышать. Напротив, волосковые клетки и клетки поддержки в utricle, заполненном жидкостью мешочке около улитки уха, играют решающую роль в помощи нам сохранить наше равновесие.
Эти клетки обнаруживают, как мы двигаем головами и как помещены наши головы; эта информация говорит наш мозг, например, стоим ли мы или ложимся. utricle – одна из нескольких структур и органов в теле, которые обеспечивают наше чувство равновесия; вместе, они включают вестибулярную систему.Волосковые клетки и клетки поддержки могут быть повреждены лекарствами, инфекциями или болезнью, травмой или старением, приведя к проблемам баланса и потере слуха.
В людях эти клетки не могут естественно восстановить себя, таким образом, эффективные лечения ограничены.Кроме того, есть только несколько тысяч из этих сенсорных нейронов; они подвернуты глубоко в костистом канале, делая их трудными учиться.Чтобы получить лучшее понимание внутреннего развития клетки уха, Мэтью Келли, доктор философии, руководитель Раздела на Нейробиологии Развития в NIDCD, и его исследовательская группа использовали РНК-seq единственной клетки, новая технология, которая может извлечь всесторонние данные об активности гена всего из одной клетки.
Другие методы для получения этого типа данных, как правило, требуют тысяч клеток. Знание, какие гены активны, может сказать ученым много об отдельных особенностях и функции клетки.Команда Келли проанализировала 301 клетку – некоторые волосковые клетки и некоторые клетки поддержки – взятый от улитки уха и utricle новорожденных мышей. Сравнивая профили активности гена клеток, исследователи нашли уникальные образцы в волосковых клетках и поддерживая клетки.
Они также обнаружили доказательства для подгрупп клеток в каждом из этих классов. В то время как мало известно об этих подгруппах, исследователи размышляют, что отличные образцы активности гена клеток могут отразить специализированные функции.Данные также позволили ученым определять отличные образцы развития активности гена.
Клетки в вестибулярной части внутреннего уха развиваются по несколько различным ставкам, таким образом, каждая клетка была в немного отличающемся пункте в его зрелости, когда исследователи исследовали его. Анализируя профили активности гена клеток, ученые смогли определить гены, которые активны на каждом этапе развития, обнаруживая важные подсказки о том, как специализированные волосковые клетки сформированы.«Используя эту единственную клетку профильная техника предоставляет новую возможность определять генетическую деятельность клеток, особенно в системах с ограниченными числами клеток, как внутреннее ухо», сказал Келли, ведущий автор исследования. «Идентификация карт экспрессии гена для развития внутренних клеток уха важна для понимания, как они формируются и могут помочь нам создать способы восстановить эти клетки».
Во втором исследовании исследователи также использовали в своих интересах технологию РНК-seq. Исследователи использовали вычислительно-экспериментальный подход, чтобы искать общие регулирующие регионы в генах, выраженных в волосковых клетках. Ученые нашли, что группа генных регуляторов под названием Regulatory Factor Xs (RFX) помогает вести гены, которые предпочтительно активны в волосковых клетках.Исследователи также показали, что у генов RFX есть существенная роль в слушании.
Мыши, испытывающие недостаток в двух белках RFX, начали терять свои волосковые клетки и свое слушание спустя приблизительно две недели после рождения. После трех месяцев эти мыши были абсолютно глухими.
Исследователи пришли к заключению, что генные регуляторы RFX, в то время как не крайне важный рано для развития волосковых клеток, необходимы для созревания клеток и долгосрочного выживания.