科学家发明内耳细胞发展的基因蓝图

使用一个敏感的新技术给单细胞RNA-seq细胞从老鼠,科学家们创造了第一个高分辨率的基因表达地图新生鼠内耳。的发现提供了新的见解内耳的上皮细胞是如何发展和分化成专门的细胞,为听力和保持平衡的关键功能。

了解这些重要的细胞形式可能提供的基础细胞疗法治疗听力损失的潜在发展和平衡失调。这项研究是由科学家们国家耳聋和其他沟通障碍研究所(NIDCD),美国国立卫生研究院的一部分。

在同伴的一项研究由NIDCD-supported马里兰大学医学院的科学家们和科学家在萨克特拉维夫大学医学院的研究人员使用类似的技术来识别一种关键的蛋白质家族发展的内耳细胞。这两项研究是10月15日在线发表在《自然》杂志上的通信。

“老年性听力损失发生在我们大多数人随着年龄的增长逐渐。这是老年人中最常见的一个条件,影响了一半的人超过75岁,”医学博士詹姆斯·f .电池Jr .)说博士,主任NIDCD。“这些新的发现可能导致新的再生治疗这个至关重要的公共卫生问题。”

专业感觉上皮细胞在内耳毛细胞和支持细胞,这为毛细胞提供至关重要的结构和功能的支持。位于耳蜗毛细胞和支持细胞-内耳中的snail-shaped结构共同检测声音,从而使我们能够听到。

相比之下,毛细胞和支持细胞胞囊,囊性袋附近的耳蜗,扮演关键角色在帮助我们保持平衡。这些细胞检测我们如何将我们的头,我们的大脑是如何定位;这个信息告诉我们的大脑,例如,是否我们站立或躺着。胞囊的结构之一,在体内器官提供我们的平衡感;他们一起组成了前庭系统。

毛细胞和支持细胞可以被药物,感染或疾病,伤害,或老化,导致听力损失和平衡问题。在人类中,这些细胞不能自然地自我修复,所以有效的治疗方法是有限的。

此外,只有几千这些感官细胞;他们藏在骨通道深处,使他们难以研究。

更好地了解内耳细胞发展,马修·凯利博士,首席NIDCD发育神经科学上的部分,和他的研究小组使用单细胞RNA-seq,一项新技术,可以提取综合基因活性数据从一个细胞。其他方法获得这种类型的数据通常需要成千上万的细胞。知道哪些基因是活跃的科学家可以告诉很多关于细胞的个体特征和功能。

凯利的团队分析了301个细胞——从耳蜗毛细胞和支持细胞和新生鼠的小囊。通过比较细胞的基因活动资料,研究人员发现独特的模式在毛细胞和支持细胞。他们还发现证据子组的细胞在每一个类。而对这些子组,研究人员推测,细胞的独特的基因活动模式可能反映了专门的功能。

数据还允许科学家们识别不同的发育的基因活动模式。细胞在内耳的前庭部分开发不同的利率,所以每个单元格在一个稍微不同的点在其成熟当研究人员检查它。通过分析细胞的基因活动档案,科学家们能够识别基因活跃在每个阶段的发展,使光重要线索专业毛细胞是如何形成的。

“使用这个单细胞分析技术提供了一个新的选项来识别细胞的基因活动,特别是在系统有限数量的细胞,就像内耳,”凯利说,这项研究的资深作者。发展的“识别基因表达地图内耳细胞了解它们形成至关重要,并且可能帮助我们创建这些细胞再生的方法。”

在第二项研究中,研究人员还利用RNA-seq技术。研究人员使用computational-experimental方法寻找共同监管区域毛发细胞中表达的基因。科学家们发现,一群叫做调节因子的调节基因Xs(改进)有助于推动基因优先活跃在毛细胞。

研究还表明,改进了在听力基因有重要的作用。老鼠缺乏两种改进蛋白质开始失去他们的毛细胞和听觉出生后大约两个星期。三个月后,这些老鼠完全失聪。研究人员得出结论,改进了基因的监管者,而不是至关重要的早期发展的毛细胞,对于细胞的成熟和长期生存是必要的。