研究绘制了小鼠内耳声传感器的发育图谱

一组研究人员绘制了老鼠内耳一个关键声音感应结构的发育图。美国国立卫生研究院下属的国立耳聋及其他交流障碍研究所(NIDCD)的科学家和他们的合作者分析了来自小鼠耳蜗(蜗形内耳结构)的3万个细胞的数据。研究结果让我们对驱动细胞形成的基因程序有了更深的了解，而这些细胞对探测声音很重要。这项研究还特别阐明了与埃勒-丹洛斯综合征和洛伊斯-迪茨综合征有关的听力损失的潜在原因。

这研究数据是在一个独特的平台上向任何研究人员开放，创造了一个前所未有的资源，可以催化未来的研究听力损失。该研究由马修·w·凯利博士领导，他是NIDCD发展神经科学部门的负责人自然通信。研究团队包括马里兰大学医学院巴尔的摩学院的调查员;分贝治疗，波士顿;和国王的大学伦敦。

“与许多其他类型不同细胞在身体上感觉细胞that enable us to hear do not have the capacity to regenerate when they become damaged or diseased," said NIDCD Director Debara L. Tucci, M.D., who is also an otolaryngology-head and neck surgeon. "By clarifying our understanding of how these cells are formed in the developing inner ear, this work is an important asset for scientists working on stem cell-based therapeutics that may treat or reverse some forms of inner ear hearing loss."

在哺乳动物中，声音的主要换能器是头发细胞耳蜗由一层薄薄的组织(Corti器官)组成，这层组织贯穿整个耳蜗。毛细胞有两种，内毛细胞和外毛细胞并且它们在结构上并且通过几种类型的支持细胞进行结构和功能性地维持。在开发期间，几乎相同的祖细胞池产生了这些不同的细胞类型，但引导祖细胞转化为毛细胞的因素不完全理解。

为了了解有关Cochlea形式的更多信息，Kelley的团队利用称为单细胞RNA测序的方法。这种强大的技术使研究人员能够分析单细胞的基因活动模式。科学家可以从其活跃的模式中了解很多关于细胞基因因为基因编码蛋白质，其定义细胞功能。细胞的基因活动模式在开发过程中或响应环境期间发生变化。

“在耳蜗中只有几千个毛细胞，它们在复杂的马赛克中靠近靠近，这是一种使得细胞难以隔离和表征的布置，”Kelley说。“单细胞RNA测序为我们提供了有价值的工具，以跟踪个体细胞的行为，因为它们在显影耳蜗的复杂结构中占据了他们的地方。”

建立他们早期的301个细胞工作从胚胎发育第14天开始，到出生后第7天结束。总的来说，这些数据代表了一个巨大的信息目录，研究人员可以利用这些信息来探索耳蜗的发育，并研究遗传形式的听力障碍背后的基因。

凯利的团队专注于其中一个基因Tgfbr1，该基因与两种与听力损失相关的情况有关，即埃勒斯-丹洛斯综合征和罗伊斯-迪茨综合征。数据显示，Tgfbr1早在胚胎发育的第14天就在外毛细胞前体中活跃，这表明该基因在启动这些细胞的形成方面很重要。

为了探索Tgfbr1的作用，研究人员阻断了14.5日龄小鼠胚胎耳蜗中Tgfbr1蛋白的活性。五天后，当他们检查耳蜗时，他们看到的外毛细胞比未使用Tgfbr1阻断剂的胚胎小鼠耳蜗少。这一发现表明，Tgfbr1突变的人的听力丧失可能源于发育过程中外毛细胞形成受损。

这项研究对耳蜗发育的早期阶段提供了更多的见解。内毛细胞和外毛细胞的发育途径在早期就有分歧;研究人员在研究的最早时间点，即胚胎发育的第14天观察到了不同的基因活动模式。这表明这些细胞产生的前体并不像以前认为的那样一致。需要对早期收集的细胞进行进一步研究，以确定毛细胞形成的最初步骤。

在未来，科学家们可能能够利用这些数据来控制方向干细胞向头发细胞谱系，帮助生产专业的细胞，他们需要测试用于扭转某些形式的听力损失的细胞更换方法。该研究的结果还代表了对听证机制研究的宝贵资源以及它如何以先天性的听力损失为代表出现的作用。

作者通过设备门户(基因表达分析资源)，一个基于web的平台，用于共享，可视化和分析大型多组数据集。该门户网站由马里兰大学医学院耳鼻喉学系和基因组科学研究所(IGS)的Ronna Hertzano医学博士、博士和她的团队维护。

“单细胞RNA测序数据具有高度复杂的并且通常需要有关访问的重要技能，”赫桑诺说。“通过齿轮传播这项研究数据，我们正在制造在开发内耳中表达的基因的”百科全书“，改变了我们领域的知识库，并使这种强大的信息开放，可理解生物学家和其他研究人员。”

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