听力快讯丨斑马鱼研究揭示毛细胞再生的新基因调控机制

• 斑马鱼通过两种不同的cyclinD基因分别调控干细胞和祖细胞分裂，实现内耳感觉毛细胞的自然再生

• 斑马鱼能够自然再生类似内耳的感觉毛细胞，这得益于两个不同的细胞周期蛋白D（cyclinD）基因：它们分别控制着干细胞和祖细胞的分裂。   

• 基因改造实验表明，同一器官内的不同细胞群可被独立调控，这为开发不损耗干细胞的再生疗法提供了可能

• 该研究或能解释为何哺乳动物（包括人类）无法再生此类细胞，并为未来听觉修复等再生医学研究指明方向。

人类虽然能定期更新血液和肠道等特定细胞，但大多数身体组织一旦受损无法自然再生。例如，内耳中的微小感觉毛细胞受损后，往往会导致永久性听力丧失、耳聋或平衡问题。相比之下，鱼类、蛙类和鸟类却能轻松实现感觉毛细胞的再生。 

如今，斯托瓦斯医学研究所的科学家们已经确定了斑马鱼体内两种不同的基因如何指导感觉细胞的再生。这一发现不仅增进了我们对斑马鱼再生机制的理解，并可能为未来研究哺乳动物（包括人类）的听力损失和再生医学提供指导。

“像我们这样的哺乳动物无法再生内耳中的毛细胞，”该研究的合著者、斯托尔斯研究所研究员Tatjana Piotrowski博士说，“随着年龄增长或长期暴露于噪音中，我们会逐渐丧失听力和平衡能力。” 

Piotrowski实验室的这项新研究于2025年7月14日发表在《自然·通讯》上，旨在探索如何调控细胞分裂，以促进毛细胞再生并维持干细胞的稳定供应。该研究由前斯托尔斯研究员Mark Lush博士主导，团队发现两种调控细胞分裂的基因分别控制着斑马鱼两种关键感觉支持细胞的增殖。这一发现可能帮助科学家研究未来是否能在人类细胞中触发类似的过程。

"在正常的组织维持和再生过程中，细胞需要通过增殖来替代那些正在死亡或脱落的细胞——但前提是必须存在可分裂的替代细胞，"Piotrowski说，"要理解增殖是如何被调控的，我们需要了解干细胞及其后代如何知道何时分裂以及在什么阶段分化。"

斑马鱼是研究再生的理想模型。从头部到尾鳍呈直线排列着名为“神经丘”的感觉器官，每个神经丘就像一个蒜头，顶部“长”有“毛细胞”，各种支持细胞包围着神经丘，产生新的毛细胞。这些帮助斑马鱼探测水运动的感受细胞与人类内耳中的细胞非常相似。

由于斑马鱼在发育过程中是透明的，并且具有易于观察的感觉器官系统，科学家可以直观地看到每个神经丘细胞，并进行基因测序和修饰。这使得他们能够研究干细胞更新、祖细胞（毛细胞的直接前体）增殖以及毛细胞再生的机制。

“我们可以通过操纵基因来测试哪些基因对再生至关重要，”Piotrowski说，“通过理解斑马鱼的细胞再生机制，我们希望找出为何哺乳动物无法实现类似再生，以及未来能否诱导这一过程。” 

神经丘内有两类关键支持细胞群参与再生：位于边缘的活跃干细胞和靠近中心的祖细胞。这些细胞通过对称分裂，在持续生成新毛细胞的同时，不会耗尽干细胞。研究团队使用测序技术确定了每种细胞中活跃的基因，发现两种不同的cyclinD基因分别只存在于其中一种细胞群中。

研究人员随后对干细胞和祖细胞群中的每个基因进行了基因改造。他们发现不同的cyclinD基因独立调控着两种细胞的细胞分裂。

“当我们使其中一种基因失去功能时，只有对应的细胞群停止分裂，”Piotrowski说，“这一发现表明，同一器官内的不同细胞群可以被单独控制，这可能帮助科学家理解肠道或血液等其他组织中的细胞生长机制。” 

缺乏特定cyclinD基因的祖细胞无法增殖；但它们仍然能够分化为毛细胞，这表明细胞分裂与分化过程是可以解耦的。值得注意的是，当将干细胞特异性的cyclinD基因导入祖细胞后，祖细胞的分裂能力得到了恢复。 

华盛顿大学教授、研究斑马鱼侧线感觉系统的David Raible博士评论了这项新研究的意义：“这项工作揭示了一种维持神经丘干细胞同时促进毛细胞再生的精妙机制，可能帮助我们探索哺乳动物中是否存在类似过程，或能否激活这类过程。” 

由于cyclinD基因也调控人类许多细胞（如肠道和血液细胞）的增殖，该团队的发现可能具有超越毛细胞再生的意义。 

Piotrowski表示：“从斑马鱼毛细胞再生中获得的见解，未来或许能够为其他器官和组织的研究提供参考，包括那些能够自然再生的器官组织，以及那些无法自然再生的器官组织。” 

其他作者包括Ya-Yin Tsai、Shiyuan Chen、Daniela Münch、Julia Peloggia博士和Jeremy Sandler博士。 

本研究由美国国立卫生研究院（NIH）下属的国立耳聋与其他沟通障碍研究所（资助编号：1R01DC015488-01A1）、听力健康基金会资助，并得到斯托尔斯医学研究所的机构支持。研究内容仅由作者负责，不一定代表NIH的官方观点。

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原文来源：https://hearingreview.com/inside-hearing/research/regrowing-hair-cells-new-gene-functions-found-in-zebrafish