美研究:鑑定出一種蛋白可能修復聽力受損

馬里蘭大學醫學院(University of Maryland School of Medicine, UMSOM)的研究人員進行了一項研究:「確定了一種關鍵蛋白在毛細胞發育中的作用」。 該研究發表在《Development》雜誌上,由馬里蘭大學醫學院耳鼻咽喉頭頸外科和基因組科學研究所(IGS)的醫師科學家和研究人員與薩克勒醫學院的研究人員,並且與以色列的特拉維夫大學合作進行。

 

毛細胞是什麼?

聽力主要是依賴位於內耳內稱為毛細胞的特化細胞的功能。當毛細胞不能正常發育或受到環境壓力的損害(諸如大聲噪音等)時,可能導致聽力喪失。

毛細胞對於聽力至關重要,有一些毛細胞的功能是放大進入耳朵的聲音,而另一些則會將聲波轉換成傳播到大腦的電子信號。 馬里蘭大學醫學院的耳鼻咽喉頭頸外科系副教授Ronna Hertzano博士和史丹佛大學博士後研究員Maggie Matern博士證明了這種稱為GFI1的蛋白質是決定胚胎毛細胞是否成熟為功能性成年毛細胞或變為功能更像神經細胞或神經元的其他細胞的關鍵角色。

在美國,聽力損失的患病率隨著年齡的每10年增加而增加一倍,影響了近乎一半的70歲左右的成年人,以及約80%的85歲以上的成年人。研究人員一直致力於描述發育為功能性毛細胞的步驟,以預防在舊毛細胞受損時可以有機會潛在地產生新的毛細胞。

 

缺乏GFI1蛋白質,毛細胞無法發展為有功能性的成熟毛細胞

為了進行她的最新研究,Hertzano博士和她的團隊利用尖端方法研究了基因修飾為不產生GFI1的轉基因新生小鼠毛細胞中的基因表達。結果證明,在缺乏這種重要蛋白質的情況下,胚胎毛細胞無法發展成為完全功能的成年細胞。 實際上,這些細胞所表達的基因顯示它們很可能發育成類神經元細胞。

Hertzano博士說:「我們的研究解釋了為什麼GFI1對於使胚胎細胞發展為成年毛細胞起作用至關重要。這些數據還解釋了GFI1在實驗方案中從幹細胞再生為毛細胞的重要性。這些再生方法有可能用於因年齡或環境因素而導致聽力下降的患者。」

Hertzano博士在特拉維夫大學完成醫學博士學位時首次對GFI1感興趣。作為論文的一部分,她發現,另一種稱為POU4F3的蛋白質突變導致的聽力損失似乎主要是由於毛細胞中GFI1的損失造成的。從那時起,她便持續進行研究GFI1和其他蛋白質在聽力中的作用。該領域的其他研究小組現在正在測試這些蛋白質,以確定它們是否可以用作“雞尾酒”來再生失去的毛細胞並恢復聽力。

使用共聚焦顯微鏡觀察小鼠的聽力器官(耳蝸)的表面視圖。

 

一旦確定了恢復正常聽力的複雜途徑將有機會逆轉聽力損失

Hertzano博士說:「聽覺研究已經經歷了文藝復興時期,這不僅是由於基因組學和方法學的進步,而且還得益於研究人員之間獨特的協作性。」

這項新的研究是由美國國立衛生研究院(National Institutes of Health, NIH)的失聰與其他溝通障礙研究所(National Institute on Deafness and Other Communication Disorders, NIDCD)資助的。它同時也受到國家科學基金會(Binational Scientific Foundation, BSF)所資助。

UM Baltimore醫學事務執行副總裁E. Albert Reece博士說:「這是令人振奮的新發現,突顯了基礎研究為未來臨床創新奠定基礎的重要性。」馬里蘭大學醫學院John Z.和Akiko K. Bowers特聘教授兼院長:「確定引導至正常聽力的複雜途徑可能是逆轉數百萬美國人聽力損失的關鍵。」

 

 

參考資料:

  1. Maggie S. Matern et al, GFI1 functions to repress neuronal gene expression in the developing inner ear hair cells, Development (2020). DOI: 10.1242/dev.186015
  2. Researchers identify role of protein in development of new hearing hair cells

 

Ying Chang

作者

Ying Chang

曾在醫療相關領域工作三年,包含醫療耗材、檢測服務、扶持計畫等。希望能將更多生醫知識和即時消息分享給關注健康醫療的你們!

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