Регенерирующие чувствительные волосковые клетки, которые производят электрические сигналы в ответ на колебания во внутреннем ухе, могут стать основой для лечения потери слуха, связанной с возрастом или травмой. Одним из способов сделать это может быть генная терапия, которая заставляет расти новые сенсорные волосковые клетки.
Исследователи из Медицинской школы Университета Эмори показали, что введение гена под названием Atoh1 в улитку молодых мышей может вызвать образование дополнительных сенсорных волосковых клеток.
Их результаты показывают потенциал подхода генной терапии, но также демонстрируют его текущие ограничения. Дополнительные волосковые клетки производят электрические сигналы, как нормальные волосковые клетки, и соединяются с нейронами. Однако после того, как мышам исполнится две недели, то есть до полового созревания, индукция Atoh1 имеет незначительный эффект. Это говорит о том, что аналогичное лечение у взрослых людей само по себе не будет эффективным.
Результаты были опубликованы 9 мая в Journal of Neuroscience.
"Мы показали, что регенерация волосковых клеток в принципе возможна," говорит Пинг Чен, доктор философии, доцент кафедры клеточной биологии медицинского факультета Университета Эмори. "В этой статье мы определили, какие клетки способны превращаться в волосковые клетки под влиянием Atoh1, и показали, что существуют сильные возрастные ограничения на эффекты самого Atoh1."
Первый автор статьи Майкл Келли, ныне докторант Национального института глухоты и других коммуникативных расстройств, был аспирантом программы Emory’s Neuroscience.
Келли и его коллеги сконструировали мышей, чтобы они включали ген Atoh1 во внутреннем ухе в ответ на антибиотик доксициклин. Предыдущие экспериментаторы использовали вирус для введения Atoh1 в улитку животных. По словам Чена, этот подход напоминает генную терапию, но имеет тот недостаток, что каждый раз немного отличается. Напротив, у мышей ген Atoh1 включен в определенных клетках слизистой оболочки внутреннего уха, называемых улитковым эпителием, но только при кормлении доксициклином.
Молодые мыши, получавшие доксициклин в течение двух дней, имели дополнительные чувствительные волосковые клетки в тех частях улитки, где обычно появляются развивающиеся волосковые клетки, а также в дополнительных местах (см. Сопроводительное изображение).
Дополнительные волосковые клетки могли генерировать электрические сигналы, хотя эти сигналы были не такими сильными, как зрелые волосковые клетки. Кроме того, дополнительные волосковые клетки, по-видимому, привлекают нейронные волокна, что позволяет предположить, что эти сигналы могут связываться с остальной нервной системой.
"Они могут генерировать электрические сигналы, но мы не знаем, действительно ли они могут функционировать в контексте слуха." Чен говорит. "Для этого необходимо координировать и интегрировать сигналы волосковых клеток."
Хотя доксициклин может активировать Atoh1 на всей поверхности улитки, дополнительные сенсорные волосковые клетки появляются не везде. Когда они удалили улитки у мышей и вырастили их в чашках для культивирования, ее команда смогла спровоцировать рост еще большего количества волосковых клеток, добавив лекарство, которое ингибирует путь Notch.
Манипулирование путем Notch влияет на несколько аспектов эмбрионального развития и в некоторых контекстах, по-видимому, вызывает рак, поэтому этот подход требует дальнейшего совершенствования. Чен говорит, что, возможно, удастся разблокировать возрастные ограничения на регенерацию волосковых клеток, добавив дополнительные гены или лекарства в сочетании с Atoh1, и результаты с препаратом Notch являются примером.
"Наши будущие цели – разработать подходы к стимулированию образования волосковых клеток у пожилых животных и изучить функциональное восстановление после индукции Atoh1," она говорит.