内耳具有潜在的再生潜能

科学家发现了内耳感觉细胞再生的天然屏障，内耳感觉细胞在听力和平衡失调中丧失。正如一项新的研究所述，克服这一障碍可能是将内耳细胞恢复到新生状态的第一步，这种状态有利于再生。这项研究提出了新的基因工程方法，可以用来引导胚胎内耳细胞中存在的一些相同的再生能力。

　　

干细胞生物学和再生医学系以及南加州大学耳鼻喉科头颈外科教授Neil Segil说:“超过60%的退休人口有永久性听力损失。我们的研究表明，新的基因工程方法可以用来引导胚胎内耳细胞中同样的再生能力。”

在内耳，听觉器官，也就是耳蜗，包含两种主要类型的感觉细胞:“毛细胞”，因为这种细胞有接收声音振动的毛发状细胞突起；以及扮演重要结构和功能角色的“支持细胞”。

当脆弱的毛细胞受到噪音、某些处方药或其他有害物质的损害时，由此造成的听力损失对老年哺乳动物来说是永久性的。然而，在生命的最初几天，实验室老鼠保留了支持细胞转化为毛细胞的能力，这一过程被称为“转分化”，允许从听力损失中恢复。到了一个星期大的时候，老鼠就失去了这种再生能力——人类也一样，很可能在出生前就失去了这种能力。

基于这些观察，博士后学者Litao Tao博士、研究生 Haoze (Vincent) Yu和他们的同事们对导致支持细胞失去转分化潜能的新生儿变化进行了更深入的研究。

在支持细胞中，数百个指示转分化成毛细胞的基因通常是关闭的。为了打开或关闭基因，身体依赖于激活和抑制分子，这些分子装饰着被称为组蛋白的蛋白质。作为对这些被称为“表观遗传修饰”的修饰的反应，组蛋白将DNA包裹在每个细胞核中，通过松散包裹和接近控制哪些基因被“打开”，通过紧密包裹和接近控制哪些基因被“关闭”。通过这种方式，表观遗传修饰调节基因活性，控制基因组的突现特性。

在新生老鼠耳蜗的支持细胞中，科学家们发现毛细胞基因受到抑制，这是由于缺乏一种激活分子H3K27ac，以及抑制分子H3K27me3的存在。然而，与此同时，在新生老鼠的支持细胞中，毛细胞基因通过一种不同的组蛋白装饰H3K4me1的存在而被“准备”激活。在支持细胞向毛细胞的转分化过程中，H3K4me1的存在对激活毛细胞发育的正确基因至关重要。

不幸的是，随着年龄的增长，耳蜗的支持细胞逐渐失去H3K4me1，导致它们退出启动状态。然而，如果科学家们添加一种药物来防止H3K4me1的丢失，支持细胞将暂时保持为转分化做好准备。同样，前庭系统的支持细胞，自然维持H3K4me1，仍然准备转分化到成年。

“我们的研究提高了使用治疗药物、基因编辑或其他策略进行表观遗传修改的可能性，从而挖掘内耳细胞潜在的再生能力，作为恢复听力的一种方式，”Segil说。“类似的表观遗传修饰在其他非再生组织，如视网膜、肾脏、肺和心脏，也可能被证明是有用的。”

Litao Tao, Haoze V. Yu, Juan Llamas, Talon Trecek, Xizi Wang, Zlatka Stojanova, Andrew K. Groves, Neil Segil. Enhancer decommissioning imposes an epigenetic barrier to sensory hair cell regeneration. Developmental Cell, 2021; DOI: 10.1016/j.devcel.2021.07.003