嗅觉创新模型

塔夫茨大学的研究人员及其同事利用新设计的三维模型研究鼻部神经组织的再生，发现一种被认为处于休眠状态的干细胞可能在保留嗅觉方面发挥比最初认为的更重要的作用。

　　

塔夫茨大学医学院 和 生物医学科学研究生院(GSBS)的研究人员及其同事利用新设计的三维模型研究鼻部神经组织的再生，  发现一种被认为处于休眠状态的干细胞可能在保留嗅觉方面发挥比最初认为的更重要的作用。

与中枢神经系统中的细胞不同，鼻腔中的感觉神经元尽管几乎不断暴露在外界环境中，但仍具有显著的终生再生能力。 

病毒感染（例如 COVID-19）、毒素暴露，甚至衰老本身，都可能削弱这些细胞的功能或复制能力，从而导致嗅觉部分或完全丧失。研究团队设计了一种新的、易于创建的三维嗅觉组织小鼠模型或类器官，以帮助科学家更好地研究神经元在鼻腔中如何持续形成，以及为什么这一过程可能会随着疾病和衰老而衰退。 

他们的研究 最近发表在《Cell Reports Methods》上，利用这种小鼠模型展示了鼻腔中的两种干细胞，即水平基底细胞 (HBC) 和球状基底细胞 (GBC)，如何相互交流和支持以发展新的嗅觉神经组织。 

“我们的研究表明，这两种干细胞可能相互依存，” 该研究的资深作者、 发育、分子和化学生物学系研究助理教授Brian Lin说道。“我们认为大部分处于休眠状态的一种干细胞——HBC——实际上可能在支持新神经元的产生和受损组织的修复方面发挥着至关重要的作用。”

利用该模型，研究小组鉴定出一个特定的HBC亚群，其特征是能够产生KRT5蛋白，并积极支持新嗅觉神经元的生成。研究人员观察到，这些特定的HBC在类器官的形成过程中发挥着关键作用。他们发现，当这些细胞从类器官培养物中被选择性地去除时，新神经元的生成会受到显著损害。这些结果表明，这些曾经被认为处于休眠状态的干细胞，在再生过程中发挥着至关重要的作用。

“我们还观察了不同年龄小鼠的细胞，并在模型中培养它们，”Lin教授说。“我们发现老年小鼠细胞生成新神经元的能力下降了。我们认为这是由于随着年龄增长，GBC 细胞数量减少所致，但我们需要做更多工作来验证这一假设，如果确实如此，我们还需要开发使它们恢复活力的方法。”

易于使用的模型 

该研究的主要作者朱莉安娜·古茨乔·加梅罗（Juliana Gutschow Gameiro）曾是斯坦福商学院的访问博士生，她从巴西巴拉那州隆德里纳州立大学来到塔夫茨大学。Lin表示，她致力于开发一种在资金和设备有限的实验室中也能轻松构建的模型。 

Lin说：“由于嗅觉丧失与 COVID-19、帕金森病和其他疾病有关，过去几年来，来自不同领域的大量研究人员开始研究嗅觉上皮细胞。我们希望开发一种易于使用的模型，以便非干细胞生物学家和在资源有限的实验室工作的人可以使用它来更好地了解嗅觉神经元如何再生，以及导致该过程减弱或完全失败的原因。”

下一步：人类类器官 

最终目标是利用这种嗅觉神经元的小鼠组织模型作为开发人类类器官的途径，该类器官可用于筛选治疗嗅觉明显减弱或消失的人的药物。

与使用完整动物或现有的人类细胞培养物相比，类器官可以使临床前试验研究更快速、更经济，并且可能更有效。目前已开发出用于肺、肾和其他器官的类器官，但尚未开发用于人类嗅觉组织的类器官。

“从人体获取纯嗅觉组织非常困难，”Lin教授说道。受试者被麻醉后，一根类似新冠病毒检测棒的刷子被插入鼻腔深处。与小鼠模型不同，在此过程中收集的人类呼吸道干细胞和嗅觉干细胞难以分离。 

研究小组的下一个挑战是开发一种简单、廉价的技术来分离人类嗅觉干细胞并诱导它们在实验室中生长。

本文所述研究由以下机构资助：美国国立卫生研究院（资助编号：R21 DC018681-01 和 R01 DC017869-03）、巴西尼韦尔高级人员培训协调中心、德国研究基金会 (DFG)（瓦尔特·本雅明项目）以及弗里茨·蒂森基金会。已发表的论文中包含作者、方法论和利益冲突的完整信息。内容由作者自行负责，并不一定代表资助方的官方观点。

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