Ученые из Исследовательского института Скриппса (TSRI) обнаружили, что один ген важен для слуха, раскрыли причину глухоты и предложили новые пути лечения.
Новое исследование, опубликованное 20 ноября в журнале Neuron, показывает, как мутации в гене Tmie могут вызывать глухоту с рождения. Подчеркнув критический характер своих выводов, исследователи смогли повторно ввести ген у мышей и восстановить процесс, лежащий в основе слуха.
"Это вселяет надежду, что в принципе мы сможем использовать подходы генной терапии для восстановления функции волосковых клеток и, таким образом, разработать новые варианты лечения потери слуха," сказал профессор Ульрих Мюллер, старший автор нового исследования, заведующий кафедрой молекулярной и клеточной нейробиологии и директор Центра нейробиологии Дорриса в TSRI.
Ответственный за ген
Ухо – это сложная машина, которая преобразует механические звуковые волны в электрические сигналы, которые мозг обрабатывает. Когда звуковая волна попадает в ухо, неровные концы (стереоцилии) волосковых клеток внутреннего уха отодвигаются назад, как травинки, согнутые сильным ветром. Движение вызывает напряжение в цепочках белков (концевых звеньях), соединяющих стереоцилии, которые посылают сигнал в мозг через ионные каналы, проходящие через кончики пучков волосковых клеток.
Этот процесс преобразования механической силы в электрическую активность, называемый механотрансдукцией, до сих пор представляет множество загадок. В этом случае исследователи были в неведении относительно того, как сигналы передавались по связям наконечника к ионным каналам, которые формируют электрические сигналы.
Чтобы отследить этот неизвестный компонент, исследователи в новом исследовании создали библиотеку из тысяч генов, способных влиять на механотрансдукцию.
Команда провела шесть месяцев, проверяя гены, чтобы увидеть, взаимодействуют ли белки, производимые генами, с белками концевых звеньев. В конце концов, команда обнаружила ген Tmie, белок которого, TMIE, взаимодействует с белками концевых звеньев и соединяет концевые звенья с частью оборудования рядом с ионным каналом.
Путь к новым методам лечения
Это открытие отвечает на давний вопрос нейробиологии. Ученым давно известно, что мутации в гене Tmie могут вызвать глухоту, но они не знали, как.
Как только они обнаружили, что TMIE играет роль моста между концевыми звеньями и ионными каналами, исследователи вывели популяцию "нокаутные мыши" что не хватало гена. Они исследовали волосковые клетки мышей с помощью электрофизиологических методов и обнаружили, что без TMIE электрический сигнал не может быть вызван в волосковых клетках после стимуляции.
"Ток механотрансдукции пропал; мышь полностью глухая," объяснил Бо Чжао, научный сотрудник лаборатории Мюллера и первый автор новой статьи.
Во втором эксперименте исследователи повторно познакомили Тми с мышами, которые были глухими с рождения, и обнаружили, что электрические сигналы были восстановлены.
Мюллер сказал, что следующая задача – выяснить, как отдельные компоненты сложной системы механотрансдукции образуются в волосковых клетках. "Мы также хотели бы понять биофизические принципы, с помощью которых эти белки преобразуют механические сигналы в электрические," он сказал.