Новое открытие группы исследователей глаз и ушей из Массачусетса может приблизить ученых на шаг ближе к разработке методов лечения, которые восстанавливают недостающие клетки, вызывающие потерю слуха.
В новом исследовании, опубликованном в Интернете 4 декабря 2019 года в журнале Nature Communications, ученые сообщают о новой стратегии, стимулирующей деление клеток в зрелом внутреннем ухе. С помощью этого пути они смогли перепрограммировать клетки внутреннего уха, чтобы пролиферировать и регенерировать клетки, подобные волосковым клеткам, у взрослых мышей. Это первое в своем роде исследование, подтверждающее концепцию, может предоставить подход к регенерации сенсорных волосковых клеток и других важных типов клеток внутреннего уха у людей с потерей слуха.
"В этой статье впервые показано, что путем перепрограммирования можно заставить зрелые клетки внутреннего уха млекопитающих делиться и становиться волосковыми клетками, которые необходимы для слуха," сказал старший автор исследования Чжэн-И Чен, доктор философии, младший научный сотрудник лаборатории Итон-Пибоди в Массачусетсе. Глаз и ухо, доцент кафедры отоларингологии, хирургии головы и шеи в Гарвардской медицинской школе. "Эти данные о возобновлении пролиферации и образования волосковых клеток в полностью зрелом внутреннем ухе закладывают основу для применения репрограммирования и регенерации волосковых клеток."
По данным федеральной статистики, потеря слуха – одна из наиболее распространенных форм сенсорной недостаточности, от которой страдают около 37 миллионов американцев. Клеткам внутреннего уха человека и других млекопитающих не хватает способности к делению или регенерации; поэтому повреждение внутреннего уха, в частности волосковых клеток, приводит к необратимой потере слуха. Волосковые клетки – это специализированные клетки внутреннего уха, отвечающие за преобразование вызванных звуком механических колебаний в электрические сигналы, которые затем передаются в мозг. Ряд генетических факторов и факторов окружающей среды, в том числе чрезмерное воздействие громких звуков и старение, разрушают эти ключевые клетки в слуховой системе.
В настоящее время нет доступных фармацевтических препаратов для лечения потери слуха.
Перепрограммирование клеток внутреннего уха на деление с использованием факторов транскрипции
Потеря слуха может быть вызвана потерей различных типов клеток внутреннего уха. Способность оставшихся клеток делиться и заселять ухо – один из способов восстановления слуха.
Предыдущие исследования показали, что во внутреннем ухе новорожденных мышей клетки могут делиться и регенерировать волосковые клетки после повреждения. Однако в полностью зрелых ушах способность к делению клеток утрачивается, и регенерация волосковых клеток не происходит. У человека даже внутреннее ухо новорожденного полностью созрело. Таким образом, доктор. Чен и его коллеги заявили, что для разработки новых методов лечения потери слуха у человека, "важно продемонстрировать, что деление клеток и регенерация волосковых клеток могут быть достигнуты во внутреннем ухе зрелого млекопитающего."
В новом исследовании доктор. Лаборатория Чена использовала подход перепрограммирования, активируя два молекулярных сигнала, Myc и Notch, в ухе взрослого человека. Они обнаружили, что зрелые клетки внутреннего уха можно заставить делиться. Важно отметить, что некоторые из новых клеток развили характеристики волосковых клеток, в том числе наличие каналов трансдукции, которые осуществляют механическое преобразование в электрическое, и способность образовывать связи со слуховыми нейронами, которые необходимы для слуха.
"Наша работа показала, что перепрограммирование достигается за счет повторной активации генов раннего развития внутреннего уха, так что зрелое внутреннее ухо восстанавливает неонатальные свойства, что позволяет им повторно делиться и восстанавливаться," Доктор. Чен объяснил.
В будущих исследованиях рассматриваются цели для фармацевтического лечения
Эта работа основана на более ранних исследованиях, определяющих роль Notch в пролиферации волосковых клеток. "Наиболее важным аспектом настоящего исследования является тот факт, что полностью зрелое внутреннее ухо млекопитающих все еще сохраняет способность к делению и регенерации, если оно достаточно перепрограммировано, что устраняет фундаментальный барьер, препятствующий регенерации внутреннего уха, необходимой для восстановления слуха," Доктор. Чен более подробно остановился на.
Доктор. Лаборатория Чена работает над открытием дополнительных молекул, подобных лекарствам, для достижения деления клеток и регенерации волосковых клеток в зрелом внутреннем ухе и на крупных моделях животных, включая свиней.
"Мы надеемся, что наше исследование может служить моделью для регенерации других тканей со схожими свойствами, которые не могут восстанавливать клетки, например, в сетчатке и центральной нервной системе," добавил он.