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头奖彩票 :科学家利用新技术创建了内耳细胞发

2019-05-25 10:32:05 医学研究142℃

  科学家利用新技术创建了内耳细胞发育的基因表达图谱

  2015年10月16日

  科学家利用一种名为单细胞RNA-seq的敏感新技术对小鼠细胞进行了研究,创造了新生小鼠内耳的第一个高分辨率基因表达图谱。这些发现为内耳中的上皮细胞如何发展和分化为专门的细胞提供了新的见解,这些细胞具有听觉和维持平衡的关键功能。了解这些重要细胞如何形成可能为治疗听力损失和平衡障碍的基于细胞的疗法的潜在发展奠定基础。该研究由美国国立卫生研究院国家耳聋和其他交流障碍研究所(NIDCD)的科学家进行。

  在由马里兰大学医学院的NIDCD支持的科学家和特拉维夫大学萨克勒医学院的科学家领导的一项配套研究中,研究人员使用类似的技术来鉴定一系列对内耳细胞发育至关重要的蛋白质。 。这两项研究于10月15日在线发表在Nature Communications杂志上。

  随着年龄的增长,年龄相关的听力损失在我们大多数人中逐渐发生。它是老年人中最常见的病症之一,影响了75岁以上人群的一半,“ NIDCD主任James F. Battey,Jr。,M.D.,Ph.D。说。

   “这些新发现可能会为这一重要的公共卫生问题带来新的再生疗法。”

  内耳中的特殊感觉上皮细胞包括毛细胞和支持细胞,其为毛细胞提供关键的结构和功能支持。位于耳蜗中的毛细胞和支持细胞 - 内耳中的蜗牛状结构 - 共同检测声音,从而使我们能够听到声音。相比之下,耳蜗中的毛细胞和支持细胞,耳蜗附近的充满液体的小袋,在帮助我们维持平衡方面发挥着关键作用。这些细胞检测我们如何移动我们的头部以及我们的头部如何定位;这些信息告诉我们的大脑,例如,我们是站着还是躺着。 utricle是身体中的几种结构和器官之一,提供我们的平衡感;它们一起构成了前庭系统。

  毛细胞和支持细胞可能因药物,感染或疾病,损伤或衰老而受损,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,因此有效的治疗是有限的。

  此外,这些感觉细胞只有几千种;它们隐藏在骨质通道深处,使它们难以学习。

  为了更好地了解内耳细胞的发育,NIDCD发育神经科学部门主任Matthew Kelley博士和他的研究团队使用了单细胞RNA-seq,这是一种可以提取全面基因的新技术来自一个细胞的活动数据。用于获得此类数据的其他方法通常需要数千个单元。知道哪些基因是活跃的,可以告诉科学家很多关于细胞个体特征和功能的信息。

  相关故事细胞操作可能很快停止或逆转衰老研究人员用自杀基因设计干细胞以诱导除β细胞以外的所有细胞死亡与小儿肝病相关的遗传缺陷确定了凯利的团队分析了301细胞 - 一些毛细胞和一些支持细胞 - 取自新生小鼠的耳蜗和小脑。通过比较细胞的基因活性谱,研究人员在毛细胞和支持细胞中发现了独特的模式。他们还发现了每个类别中细胞亚群的证据。

   虽然对这些亚组知之甚少,但研究人员推测,细胞不同的基因活动模式可能反映出特殊的功能。

  该数据还使科学家能够识别基因活动的不同发育模式。内耳前庭部分的细胞发育速度略有不同,因此研究人员检查时,每个细胞的成熟程度略有不同。通过分析细胞的基因活性谱,科学家们能够识别出在每个发育阶段都具有活性的基因,揭示了关于如何形成专门毛细胞的重要线索。

  “使用这种单细胞分析技术提供了识别细胞遗传活性的新选择,特别是在具有有限数量细胞的系统中,如内耳,”该研究的高级作者凯利说。 “鉴定内耳细胞发育的基因表达图谱对于理解它们如何形成是必不可少的,并且可以帮助我们创造再生这些细胞的方法。”

  在第二项研究中,研究人员还利用了RNA-seq技术。研究人员使用计算实验方法搜索毛细胞中表达的基因中的共同调节区域。科学家们发现,一组称为调节因子Xs(RFX)的基因调节因子有助于驱动在毛细胞中优先活跃的基因。

  研究人员还表明,RFX基因在听力方面具有重要作用。缺乏两种RFX蛋白的小鼠在出生后约两周开始失去其毛细胞和听力。三个月后,这些小鼠完全失聪。研究人员得出结论,RFX基因调节因子虽然在毛细胞发育的早期并不重要,但对于细胞的成熟和长期存活是必需的。

  资料来源:美国国立卫生研究院/国家耳聋和其他交流障碍研究所

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