Laut einer neuen Studie haben Wissenschaftler ein einziges Master-Gen entdeckt, das Ohrhaarzellen entweder in äußere oder innere Haarzellen programmiert und damit eine große Hürde überwunden hat, die die Entwicklung dieser Zellen zur Wiederherstellung des Gehörs verhindert hatte.
“Wir haben eine große Hürde genommen”, um das Gehör wiederherzustellen, sagen die Ermittler.
- Die Genentdeckung ermöglicht die Produktion von Haarzellen im Innen- oder Außenohr
- Der Tod der äußeren Haarzellen aufgrund von Alterung oder Lärm verursacht die meisten Hörverluste
- Der Master-Genschalter schaltet die Entwicklung der Ohrhaarzellen ein
Hörverlust, der durch Alterung, Lärm und einige Medikamente zur Krebstherapie und Antibiotika verursacht wird, war irreversibel, da Wissenschaftler nicht in der Lage waren, vorhandene Zellen so umzuprogrammieren, dass sie sich nach ihrem Tod zu Sinneszellen des Außen- und Innenohrs entwickeln – die für das Hören unerlässlich sind.
Wissenschaftler der Northwestern Medicine haben jedoch ein einziges Master-Gen entdeckt, das Ohrhaarzellen entweder in äußere oder innere Zellen programmiert und damit eine große Hürde überwindet, die zuvor die Entwicklung dieser Zellen zur Wiederherstellung des Gehörs verhindert hatte, so eine heute veröffentlichte neue Studie (4. Mai 2022). ) in der Zeitschrift Natur.
„Unser Ergebnis gibt uns den ersten klaren Zellwechsel, um einen Typ gegen den anderen zu machen“, sagte der Hauptautor der Studie, Jaime García-Añoveros, PhD, Professor für Anästhesiologie und Neurowissenschaften und in der Abteilung für Neurologie von Ken und Ruth Davee. „Es wird ein bisher nicht verfügbares Werkzeug zur Verfügung stellen, um eine innere oder äußere Haarzelle herzustellen. Wir haben eine große Hürde genommen.“
Etwa 8,5 % der Erwachsenen im Alter von 55 bis 64 Jahren in den USA haben einen beeinträchtigenden Hörverlust. Dies steigt auf fast 25 % der 65- bis 74-Jährigen und 50 % der über 75-Jährigen, berichten die Centers for Disease Control (CDC).
Derzeit können Wissenschaftler eine künstliche Haarzelle herstellen, die sich jedoch nicht in eine innere oder äußere Zelle differenziert, von denen jede unterschiedliche wesentliche Funktionen zur Erzeugung des Gehörs erfüllt. Die Entdeckung ist ein wichtiger Schritt zur Entwicklung dieser spezifischen Zellen.
„Es ist wie ein Ballett“, wenn Zellen sich ducken und springen
Das Absterben äußerer Haarzellen durch die Cochlea ist meistens die Ursache für Taubheit und Hörverlust. Die Zellen entwickeln sich im Embryo und vermehren sich nicht. Die äußeren Haarzellen dehnen sich als Reaktion auf den Druck von Schallwellen aus und ziehen sich zusammen und verstärken den Schall für die inneren Haarzellen. Die inneren Zellen übertragen diese Schwingungen an die Neuronen, um die Klänge zu erzeugen, die wir hören.
Jaime García-Añoveros PhD, Professor für Anästhesiologie, Neurologie und Neurowissenschaften und Hauptautor der in Nature veröffentlichten Studie. Bildnachweis: Northwestern University
„Es ist wie ein Ballett“, sagt García-Añoveros ehrfürchtig, als er die koordinierte Bewegung der inneren und äußeren Zellen beschreibt. „Die äußeren hocken und springen und heben die inneren weiter ins Ohr. Das Ohr ist ein wunderschönes Organ. In keinem anderen Organ eines Säugetiers sind die Zellen so genau positioniert. (Ich meine, mit mikrometrischer Genauigkeit). Sonst findet kein Hören statt.“
Der Meister-Genschalter Nordwestliche Wissenschaftler entdeckten, dass die Haarzellen des Ohrs programmiert sind TBX2. Wenn das Gen exprimiert wird, wird die Zelle zu einer inneren Haarzelle. Wenn das Gen blockiert wird, wird die Zelle zu einer äußeren Haarzelle. Die Fähigkeit, eine dieser Zellen zu produzieren, erfordert einen Gencocktail, sagte García-Añoveros. Das ATOH1 und GF1 Gene werden benötigt, um aus einer Nicht-Haarzelle eine Cochlea-Haarzelle zu machen. Dann ist die TBX2 ein- oder ausgeschaltet werden, um die benötigte innere oder äußere Zelle zu erzeugen.
Das Ziel wäre es, Stützzellen, die zwischen den Haarzellen angeordnet sind und ihnen strukturellen Halt geben, in äußere oder innere Haarzellen umzuprogrammieren.
„Wir können jetzt herausfinden, wie man spezifisch innere oder äußere Haarzellen herstellt und identifizieren, warum letztere anfälliger für das Absterben sind und Taubheit verursachen“, sagte García-Añoveros. Er betonte, dass sich diese Forschung noch im experimentellen Stadium befinde.
Referenz: „Tbx2 ist ein Hauptregulator der inneren versus äußeren Haarzelldifferenzierung“ von Jaime García-Añoveros, John C. Clancy, Chuan Zhi Foo, Ignacio García-Gómez, Yingjie Zhou, Kazuaki Homma, Mary Ann Cheatham und Anne Duggan, 4 Mai 2022, Natur.
DOI: 10.1038/s41586-022-04668-3
Andere nordwestliche Autoren sind die Co-Hauptautorin Anne Duggan, PhD, wissenschaftliche Assistenzprofessorin für Anästhesiologie; John C. Clancy, Forschungstechniker im Labor von García-Añoveros und Duggan; Chuan Zhi Foo, Doktorandin des Driskill Graduate Program in Life Sciences (DGP); Ignacio García Gómez, PhD, wissenschaftlicher Assistenzprofessor für Anästhesiologie; Yingji Zhou, PhD, wissenschaftlicher Assistenzprofessor für Neurologie; Kazuaki Homma, PhD, Assistenzprofessor für HNO-Heilkunde – Kopf- und Halschirurgie; und Mary Ann Cheatham, PhD, Forschungsprofessorin für Kommunikation am Weinberg College of Arts and Sciences.
Die Studie wurde vom National Institute of Deafness and other Communications Disorders Grants R01 DC015903 und R01 DC019834 finanziert.