Изучите карты развития датчика звука внутреннего уха у мышей
                Секвенирование одноклеточной РНК помогло ученым определить, как сенсорные волосковые клетки (розовые) развиваются в улитке новорожденных мышей. Предоставлено: Хелен Маунселл, NIDCD/NIH.

Команда исследователей создала карту развития ключевой чувствительной структуры во внутреннем ухе мыши. Ученые из Национального института глухоты и других нарушений коммуникации (NIDCD), входящего в состав Национального института здоровья, и их сотрудники проанализировали данные о 30000 клетках улитки мыши, представляющей собой улиткообразную структуру внутреннего уха. Результаты обеспечивают понимание генетических программ, которые управляют формированием клеток, важных для обнаружения звуков. Исследование также проливает свет на основную причину потери слуха, связанную с синдромом Элерса-Данлоса и синдромом Лоис-Дитца.
                                                                                       

Данные исследования передаются на уникальной платформе, открытой для любого исследователя, создавая беспрецедентный ресурс, который может стать катализатором будущих исследований по потере слуха. Под руководством Мэтью У. Келли, доктора философии, руководителя отдела нейробиологии развития в NIDCD, исследование появилось онлайн в Nature Communications. Исследовательская группа включает исследователей из Медицинского факультета Университета Мэриленда, Балтимор; Децибел Терапевтик, Бостон; и Королевский колледж в Лондоне.

«В отличие от многих других типов клеток в организме, сенсорные клетки, которые позволяют нам слышать, не способны восстанавливаться, когда они становятся поврежденными или больными», — говорит директор NIDCD Дебара Л. Туччи, доктор медицинских наук, который также хирург отоларингологии головы и шеи. «Поясняя наше понимание того, как эти клетки формируются в развивающемся внутреннем ухе, эта работа является важным активом для ученых, работающих над терапией на основе стволовых клеток, которая может лечить или обратить вспять некоторые формы потери слуха внутреннего уха».

У млекопитающих первичными преобразователями звука являются волосковые клетки, которые распространяются по тонкой ленте ткани (орган Корти), который проходит по длине спиральной улитки. Существует два вида волосковых клеток: внутренние волосковые клетки и внешние волосковые клетки, и они структурно и функционально поддерживаются несколькими типами поддерживающих клеток. Во время разработки пул почти идентичных клеток-предшественников приводит к образованию этих различных типов клеток, но факторы, которые управляют превращением предшественников в волосковые клетки, до конца не изучены.

Чтобы узнать больше о том, как образуется улитка, команда Келли воспользовалась методом, называемым секвенированием РНК с одной клеткой. Этот мощный метод позволяет исследователям анализировать паттерны генной активности отдельных клеток. Ученые могут многое узнать о клетке по ее образцу активных генов, потому что гены кодируют белки, которые определяют функцию клетки. Паттерны генной активности клеток изменяются во время развития или в ответ на окружающую среду.

«В улитке всего несколько тысяч волосковых клеток, и они выстроены близко друг к другу в сложной мозаике, которая затрудняет выделение и характеристику клеток», — сказал Келли. «Секвенирование одноклеточной РНК предоставило нам ценный инструмент для отслеживания поведения отдельных клеток, когда они занимают свое место в сложной структуре развивающейся улитки».

Опираясь на свою более раннюю работу с 301 клеткой, команда Келли приступила к изучению профилей генной активности 30000 клеток улитки мыши, собранных в четыре момента времени, начиная с 14-го дня эмбрионального развития и заканчивая седьмым днем ​​после рождения. В совокупности данные представляют собой обширный каталог информации, которую исследователи могут использовать для изучения кохлеарного развития и для изучения генов, лежащих в основе унаследованных форм нарушения слуха.

Команда Келли сосредоточилась на одном таком гене, Tgfbr1, который был связан с двумя состояниями, связанными с потерей слуха, синдромом Элерса-Данлоса и синдромом Лоис-Дитца. Данные показали, что Tgfbr1 активен в предшественниках наружных волосковых клеток уже на 14-й день эмбрионального развития, что позволяет предположить, что ген важен для инициации образования этих клеток.

Чтобы исследовать роль Tgfbr1, исследователи заблокировали активность белка Tgfbr1 в улитках 14-дневных эмбрионов мыши. Когда они исследовали улитку пять дней спустя, они увидели меньше наружных волосковых клеток по сравнению с улитками мыши с эмбрионом, которые не были обработаны блокатором Tgfbr1. Эти данные свидетельствуют о том, что потеря слуха у людей с мутациями Tgfbr1 может быть связана с нарушением образования наружных волосковых клеток во время развития.

Исследование выявило дополнительную информацию о ранних стадиях кохлеарного развития. Пути развития внутренних и наружных волосковых клеток рано расходятся; Исследователи наблюдали различные закономерности активности генов в самый ранний момент исследования, на 14-й день эмбрионального развития. Это говорит о том, что предшественники, из которых происходят эти клетки, не так однородны, как считалось ранее. Дополнительные исследования клеток, собранных на более ранних стадиях, необходимы для характеристики начальных этапов формирования волосковых клеток.

В будущем ученые смогут использовать эти данные для направления стволовых клеток в направлении линии волосковых клеток, помогая производить специализированные клетки, необходимые для тестирования подходов к замене клеток для устранения некоторых форм потери слуха. Результаты исследования также представляют собой ценный ресурс для изучения механизма слуха и того, как он работает неправильно при врожденных формах потери слуха.

Авторы сделали свои данные доступными через портал gEAR (ресурс анализа экспрессии генов), веб-платформу для обмена, визуализации и анализа больших многоатомных наборов данных. Портал обслуживает Ронна Герцано, доктор медицинских наук, доктор философии и ее команда в отделении оториноларингологии и Института геномных наук (IGS) при Медицинской школе Университета Мэриленда.

«Данные секвенирования РНК с одной клеткой очень сложны и, как правило, требуют значительных навыков», — сказал Герцано. «Распространяя данные этого исследования через gEAR, мы создаем» энциклопедию «генов, экспрессируемых в развивающемся внутреннем ухе, трансформируем базу знаний в нашей области и делаем эту надежную информацию открытой и понятной для биологов и других исследователей»./р>




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *