听力快讯丨研究揭开自然之谜：鱼类和蜥蜴如何再生听力

南加州大学发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上的一项关于干细胞的研究发现了关键的基因调控因子，这些因子使得包括鱼类和蜥蜴在内的一些失聪动物能够自然再生听觉。这一发现可能为未来研究刺激听力损失和平衡障碍患者听觉感觉细胞再生提供指导。

本研究由南加州大学凯克医学院的Tuo Shi, Ksenia Gnedeva, Gage Crump领导，研究重点为内耳中的两种细胞类型：察觉声音的感觉细胞以及为感觉细胞提供适宜生存环境的支持细胞。在鱼类和蜥蜴等高度再生性物种中，支持细胞在受损后可转变为替代的感觉细胞——而人类、小鼠和其他所有哺乳动物都不具备这种能力。

在斑马鱼内耳中，一种被称为支持细胞（品红色）的细胞类型会产生新的感觉听觉细胞（蓝色）。这项研究揭示了一组 DNA 控制元素，它们对斑马鱼、蜥蜴和其他再生物种的支持细胞在受伤后再生毛细胞至关重要。图片来源：Tuo Shi/Crump and Lozito labs/USC Stem Cell

为了更深入地了解这种惊人的再生能力，科学家们开始探究：在具有再生能力的生物中，那些通常只在感觉细胞里出现的基因，是如何在支持细胞中被重新激活的。科学家们首先研究了再生性斑马鱼和绿鬣蜥内耳的感觉细胞和支持细胞中基因组的排列方式。接着，他们将这些动物的感觉基因DNA调控元件与小鼠（在受伤后无法再生听觉感觉细胞）的进行了对比。

南加州大学的Crump教授，同时也为干细胞生物学与再生医学系的专家表示：“通过对比两种具有再生能力的脊椎动物——斑马鱼和蜥蜴，与非再生脊椎动物如小鼠，我们发现了某些脊椎动物能够替换感觉细胞以恢复听力的基本原理。”

他们的实验揭示了一种被称为“增强子”的DNA调控元件。当生物受伤后，这些增强子会促进生成一种名为ATOH1的蛋白质，这种蛋白质又会触发一系列基因的表达，这些基因都是形成内耳感觉细胞所必需的。

科学家们利用基因编辑工具在斑马鱼中删除了这五个增强子，发现斑马鱼在发育过程中听觉感觉细胞的形成受阻，同时受伤后的再生能力也受到了影响。

Crump说：“过去单独删除某个增强子通常不会有太大的影响，但是通过靶向斑马鱼中的所有五个增强子，我们发现了它们在发育和再生过程中的关键作用。”

有趣的是斑马鱼在其专门用于感知水流和压力的水生器官——侧线中也拥有相同类型的感觉细胞，但这些基因缺失只影响了它们内耳中感觉细胞的形成和再生。

研究人员发现，在小鼠胚胎发育阶段，其内耳感觉细胞和支持细胞的祖细胞中，也存在类似的活性增强子。然而，只有像鱼类和蜥蜴这样的再生性物种，其支持细胞中的这些增强子在成年后仍保持开放状态，从而保留了替换受损感觉细胞的能力。

Crump表示：“我们发现，在具有再生能力的脊椎动物中，姐妹细胞（由共同的祖细胞分化而来的、具有不同功能的两种细胞）从发育阶段到成年阶段都保持着开放的增强子，这使得这些细胞在受损后能够相互替换。”他接着说，“在未来我们或许可以通过靶向策略打开人类内耳中的这些增强子，从而增强我们的自然再生能力，逆转耳聋。”

原文链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2024/12/241209162523.htm