來自印第安那大學(xué)的科學(xué)家們成功地將小鼠胚胎干細(xì)胞轉(zhuǎn)化成了內(nèi)耳重要結(jié)構(gòu)。這一研究提供了關(guān)于感覺器官發(fā)育過程的一些新認(rèn)識，并為建立實(shí)驗室疾病模型、藥物發(fā)現(xiàn)以及針對聽力喪失和平衡障礙開發(fā)潛在療法創(chuàng)造了條件。研究論文發(fā)表在7月10日的《自然》（Nature）雜志上。
由印第安那大學(xué)醫(yī)學(xué)院Eri Hashino教授領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組報告稱，通過利用三維細(xì)胞培養(yǎng)方法，他們成功誘導(dǎo)干細(xì)胞發(fā)育形成了內(nèi)耳感覺上皮，其由毛細(xì)胞、支持細(xì)胞和神經(jīng)元構(gòu)成，能夠檢測聲音、頭部運(yùn)動和重力。
以往研究人員曾試圖在標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)中“培育”出內(nèi)耳毛細(xì)胞，然而由于細(xì)胞培養(yǎng)平皿缺乏聽覺細(xì)胞感受體（hair bundle，感覺毛細(xì)胞的標(biāo)志物，一種檢測聽覺或前庭信號的重要結(jié)構(gòu)）發(fā)育所需的信號，他們的研究工作進(jìn)展不大。Hashino說，研究小組確定了需要將細(xì)胞聚集物懸浮在一種專門的培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)，為其提供一個更接近人體早期發(fā)育的環(huán)境。生物通
研究小組模擬早期發(fā)育過程，按照的時間利用幾個小分子，促使干細(xì)胞從一個階段分化進(jìn)入另一個階段，形成了內(nèi)耳前體。論文的*作者、印第安那大學(xué)醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)神經(jīng)科學(xué)研究生Karl R. Koehler說，三維懸浮為細(xì)胞提供了重要的機(jī)械信號，例如細(xì)胞彼此牽拉所造成的張力。
“三維培養(yǎng)使得細(xì)胞能夠利用存在于胚胎發(fā)育過程中的機(jī)械信號，來自組裝成復(fù)雜組織，”Koehler說。
Hashino 博士說：“我們驚訝地看到，干細(xì)胞被引導(dǎo)變成了內(nèi)耳前體，放置在3-D培養(yǎng)物中這些細(xì)胞似乎不僅知道要變?yōu)閮?nèi)耳中不同的細(xì)胞類型，還知道如何自組裝成與天然內(nèi)耳顯著相似的模式。我們的zui初目的是在培養(yǎng)物中生成內(nèi)耳前體，然而當(dāng)我們進(jìn)行測試時發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)皿中有數(shù)以千計的毛細(xì)胞。”
電生理測試進(jìn)一步證實(shí)，由干細(xì)胞生成這些毛細(xì)胞具有功能，能夠感知重力和移動。此外，細(xì)胞培養(yǎng)物中還形成了像那些通常連接內(nèi)耳細(xì)胞和大腦的神經(jīng)元一樣的細(xì)胞，它們與毛細(xì)胞相連接。
研究人員表示，盡管還需要開展更多的研究來確定聽覺感知相關(guān)的內(nèi)耳細(xì)胞可能的形成機(jī)制，以及如何能夠應(yīng)用這些過程來形成人類內(nèi)耳細(xì)胞。
新研究為更好地了解內(nèi)耳發(fā)育過程，構(gòu)建出新藥開發(fā)模型，生成細(xì)胞療法來治療內(nèi)耳疾病開啟了一扇大門。
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