基因改造毛细胞解密内耳结构的奥秘

西北医学的科学家们发现，内耳中一种特定类型的细胞在塑造负责听觉的器官的细胞环境中发挥着重要作用，相关研究已在科学进展期刊上发表。

这项研究在小鼠中进行，重点关注科蒂器——耳蜗中一个精细结构的部分，将声音振动转换为大脑的电信号。该器官由两种类型的感觉毛细胞和六种类型的支持细胞组成，呈现出精确的11行马赛克结构。研究揭示了内毛细胞（IHCs）是两种感觉细胞类型之一，它们如何充当发育建筑师，引导其邻近支持细胞的形成和组织。

“这项研究的重要性不仅在于听力和治疗失聪，”该研究的资深作者、麻醉学和神经科学教授、肯和露丝·戴维神经病学系的哈梅·加西亚-阿尼奥维罗斯博士说。“通过基因手段，我们可以将一种细胞转变为另一种，然后观察在早期、中期或晚期发育阶段，它对其他细胞形成该器官的影响。这是我们希望在每个器官中都能实现的目标。”

为了理解内毛细胞如何影响其周围环境，研究人员在不同发育阶段对毛细胞进行了基因改造，并且还创造了完全缺乏内毛细胞的小鼠模型。

研究人员观察到，内毛细胞促进外支柱细胞的形成，同时抑制内耳中德伊特细胞的发展，确保每种细胞类型在不同的位置上。此外，内毛细胞被发现对内指细胞的早期形成非常重要，吸引这些细胞在发育过程中以及之后将它们包裹起来。

这些实验表明，内毛细胞并不是耳朵发育过程中的被动参与者——它们积极影响附近支持细胞的命运和排列。

“在这项研究中，我们交换了两种感觉细胞的身份，并利用这些相互转化来阐明这些细胞在器官组装中所发挥的非细胞自主的作用，”加西亚-阿尼奥维罗斯说，他也是休·诺尔斯听力及其疾病临床与基础科学中心的成员。

“与大多数遗传研究不同，我们的研究并不关注基因的功能，而是细胞在形成复杂的多细胞结构（即器官）中的作用。”

这个发现让我们看到了耳蜗复杂结构背后的发育过程。该研究还强调了器官形成过程中发生的复杂细胞通信，并指出内毛细胞在听觉交响乐中扮演着中心指挥者的角色。

毛细胞和支持细胞的损伤是导致听力丧失的重要原因，因此，深入了解它们的发育相互作用可能帮助科学家设计出重建或修复内耳、恢复听力的策略。

“内毛细胞其实很有主见，并向其他细胞发出信号，让它们在器官中排列，”加西亚-阿尼奥维罗斯说。“在再生听力方面，你不仅需要一个听毛细胞。你需要一个和这些提供支持的专门细胞合作的听毛细胞。支持细胞实际上对听力非常重要。”

加西亚-阿尼奥维罗斯说，未来他的实验室将继续研究参与听力的细胞类型之间的相互作用。

“现在，我们希望完成这个拼图，”加西亚-阿尼奥维罗斯说。“如果我们将一个外部支持细胞转变为内部支持细胞或另一种外部支持细胞，我们就能弄清楚每个细胞在组织器官中的作用。有些细胞是听话的，有些则是指挥的，我们想要理解这一系列命令。”