斑马鱼再生感觉细胞的机制有望帮助人们恢复听力

　　

尽管人类可以定期更换某些细胞，比如血液和肠道中的细胞，但大多数部位的细胞都无法再生。例如，当内耳的感觉毛细胞受损时，往往会导致永久性听力损失、耳聋或平衡问题。相比之下，鱼类、青蛙和小鸡等动物可以毫不费力地再生毛细胞。

近日，美国Stowers医学研究所的科学家们揭示了两个不同的基因如何指导斑马鱼感觉细胞的再生。这一发现加深了我们对斑马鱼再生机制的理解，并有望指导未来的哺乳动物听力损失和再生医学研究。

通讯作者Tatjana Piotrowski博士表示：“像我们这样的哺乳动物无法再生内耳的毛细胞。随着年龄增长或长期暴露在噪音中，我们会失去听力和平衡能力。”

这项研究成果于7月14日发表在《Nature Communications》杂志上，揭示了细胞分裂如何被调控以促进毛细胞再生并维持干细胞的稳定供应。

研究人员发现，两个调控细胞分裂的基因分别控制着斑马鱼中两种关键类型的感觉细胞的生长。这一发现也许有助于科学家们研究未来是否能在人类细胞中触发类似的过程。

斑马鱼是研究再生机制的理想模型。从头部到尾鳍，它们全身散布着被称为神经丘的感觉器官。每个神经丘形似大蒜瓣，顶部生长着“毛细胞”。各种支持细胞包围着神经丘，以产生新的毛细胞。这些感觉细胞与人类内耳的感觉细胞非常相似。

由于斑马鱼是透明的，且感觉器官系统容易接触，科学家们可以对每个神经丘细胞进行观察、测序和修改。这使得他们能够研究干细胞更新、祖细胞增殖（毛细胞的前体）以及毛细胞再生的机制。

两种关键的细胞群支持着神经丘内的再生过程：神经丘边缘的活性干细胞以及中心附近的祖细胞。这些细胞是对称分裂的，这使得神经丘能够不断产生新的毛细胞，而不会耗尽其干细胞。

研究人员采用测序技术来确定每种细胞类型中活跃的基因。他们发现，这两种细胞类型中存在不同的cyclinD基因。

通过对干细胞和祖细胞的遗传改造，他们证实，不同的cyclinD基因在独立调控着这两种细胞的细胞分裂。

ccnd2a的缺失会阻碍发育过程中的干细胞增殖，而ccndx的缺失则会扰乱毛细胞前体的增殖，但允许正常分化。值得注意的是，ccnd2a可以在功能上替代ccndx，表明这些周期蛋白对增殖的影响是由于细胞类型特异性表达所致。

“当其中一个基因失去功能时，只有一个群体停止分裂，”Piotrowski说。“这一发现表明，一个器官内的不同细胞群可以被单独控制，这可能有助于科学家们了解其他组织中的细胞生长。”

由于cyclinD基因也调控许多人类细胞的增殖，比如肠道和血液中的细胞，研究团队的这些发现可能会超越毛细胞再生领域。

“从斑马鱼毛细胞再生中获得的见解最终有望为其他器官和组织的研究提供信息，包括那些可再生和不可再生的组织，”Piotrowski说。