來自南加州大學 Neil Segil 干細胞實驗室的科學家們已經確定了內耳感覺細胞再生的天然屏障，這些細胞因聽力和平衡障礙而喪失。正如在Developmental Cell 上發(fā)表的一項新研究所述，克服這一障礙可能是使內耳細胞恢復到為再生做好準備的新生兒狀態(tài)的第一步。
“永久性聽力損失影響到超過 60% 的達到退休年齡的人口，”干細胞生物學和再生醫(yī)學系以及南加州大學蒂娜和里克卡魯索耳鼻喉科 - 頭頸系教授 Segil 說外科手術。“我們的研究提出了新的基因工程方法，可用于引導胚胎內耳細胞中存在的某些相同的再生能力。”
在內耳中，聽覺器官，也就是耳蝸，包含兩種主要類型的感覺細胞：“毛細胞”，具有毛狀細胞突起，可以接收聲音振動;以及發(fā)揮重要結構和功能作用的所謂“支持細胞”。
當脆弱的毛細胞受到巨大噪音、某些處方藥或其他有害物質的損害時，老年哺乳動物的聽力損失將是永久性的。然而，在生命的最初幾天，實驗室小鼠保留了支持細胞通過稱為“轉分化”的過程轉化為毛細胞的能力，從而使聽力損失恢復。到一周大時，老鼠失去了這種再生能力——人類也失去了，可能在出生之前。
基于這些觀察，博士后學者陶立濤博士、研究生 Haoze (Vincent) Yu 和他們的同事們仔細研究了導致支持細胞失去轉分化潛力的新生兒變化。
在支持細胞中，指示轉分化為毛細胞的數百個基因通常被關閉。為了打開和關閉基因，身體依靠激活和抑制分子來裝飾稱為組蛋白的蛋白質。為了響應這些被稱為“表觀遺傳修飾”的裝飾，組蛋白將 DNA 包裹到每個細胞核中，控制哪些基因通過松散包裹和可訪問而“開啟”，哪些基因通過緊密包裹和關閉而“關閉”無法訪問。通過這種方式，表觀遺傳修飾調節(jié)基因活性并控制基因組的新興特性。
在新生小鼠耳蝸的支持細胞中，科學家們發(fā)現毛細胞基因因缺乏激活分子 H3K27ac 和抑制分子 H3K27me3 的存在而受到抑制。然而，與此同時，在新生小鼠的支持細胞中，毛細胞基因被一種不同的組蛋白修飾 H3K4me1 保持“準備”激活。在支持細胞向毛細胞轉分化過程中，H3K4me1 的存在對于激活毛細胞發(fā)育的正確基因至關重要。
不幸的是，隨著年齡的增長，耳蝸的支持細胞逐漸失去 H3K4me1，導致它們退出啟動狀態(tài)。然而，如果科學家們添加一種藥物來防止 H3K4me1 的丟失，支持細胞仍會暫時為轉分化做好準備。同樣，來自前庭系統(tǒng)的支持細胞自然維持 H3K4me1，仍準備轉分化為成年期。
標簽： 內耳
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