耳蝸類器官的重大進(jìn)展

全SHI界大約有1/10的人聽力有障礙，特別是老年人。在我國(guó)，新生嬰兒中約有3萬(wàn)名嬰兒有耳聾的問(wèn)題，大約有60%是由先天因素引起。通常人們采用助聽器、人工耳蝸的方法來(lái)獲得部分聽力，但是并不能根源上解決問(wèn)題。

近年來(lái)火熱的類器官研究，為耳聾問(wèn)題提供了很好的研究模型和方向。通過(guò)人或小鼠多能干細(xì)胞（iPSC） 誘導(dǎo)內(nèi)耳類器官，然后進(jìn)行3D細(xì)胞培養(yǎng)，建立模型，模擬疾病行為，進(jìn)一步篩選合適的藥物來(lái)進(jìn)行治療。

最近，復(fù)旦大學(xué)醫(yī)學(xué)神經(jīng)生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的夏明宇等科學(xué)家在《Stem Cell Reports》雜志上發(fā)表題為“Generation of innervated cochlear organoid recapitulates early development of auditory unit"，該研究建立3D共培養(yǎng)系統(tǒng)，培養(yǎng)耳蝸類器官，在形態(tài)學(xué)和生理學(xué)上進(jìn)行了一系列的檢查，確證類器官內(nèi)細(xì)胞和突觸的功能，建立了感音神經(jīng)性耳聾復(fù)合類器官的研究平臺(tái)。

上述研究通過(guò)3D類器官培養(yǎng)技術(shù)SHOU次重編程耳蝸?zhàn)婕?xì)胞（CPC），填BU了外周聽覺(jué)回路穩(wěn)健模型的空白，這些增殖祖細(xì)胞是Wnt響應(yīng)的LGR5支持細(xì)胞（SC），增殖時(shí)效性長(zhǎng)，對(duì)人工耳蝸HC的分化誘導(dǎo)力強(qiáng)，促進(jìn)神經(jīng)突從SGN的生長(zhǎng)。

  為了提高CPCs自我更新能力，研究人員同通過(guò)篩選發(fā)育過(guò)程中的靶向因子，獲取CPCs擴(kuò)增最佳條件，同時(shí)，對(duì)擴(kuò)增培養(yǎng)基進(jìn)行單一變量原則進(jìn)行對(duì)照試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)擴(kuò)增培養(yǎng)基中的每種組分對(duì)LGR5 CPCs的最佳擴(kuò)增條件至關(guān)重要。

培養(yǎng)系統(tǒng)中單個(gè)CPC生成人工耳蝸類器官

  同時(shí)，研究人員對(duì)新型擴(kuò)增培養(yǎng)基進(jìn)行了重新評(píng)估，發(fā)現(xiàn)先天性HC在早期傳代期間基因穩(wěn)定，因?yàn)閿U(kuò)增培養(yǎng)基的有效化合成分被激活為增殖狀態(tài)。對(duì)比CPC擴(kuò)增培養(yǎng)基中的其他成分對(duì)培養(yǎng)的LGR5祖細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組特征的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該成分組合將LGR5祖細(xì)胞重新編程到相對(duì)較早的階段。根據(jù)對(duì)內(nèi)耳組織的生理影響，發(fā)現(xiàn)先天性HC也可以被這些有效化合成分激活成增殖狀態(tài)，并且這些類器官在早期傳代期間保持基因穩(wěn)定性。

擴(kuò)增組分的再生效應(yīng)和穩(wěn)定擴(kuò)增類器官的表征

  研究人員通過(guò)分期3D共培養(yǎng)系統(tǒng)，生成具有功能的神經(jīng)支配類器官，再進(jìn)行單細(xì)胞RNA測(cè)序（scRNA-seq），早期分化和晚期分化，觀察細(xì)胞比例的動(dòng)態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)LGR5 表達(dá)逐漸降低，HC 標(biāo)記基因表達(dá)增加。通過(guò)對(duì)類器官中表達(dá)豐富的細(xì)胞類型特異性TF的研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)育中的類器官HC的遺傳特征與早期發(fā)育過(guò)程中的耳蝸HC相似。再通過(guò)對(duì)分化不同階段HC進(jìn)行纖毛形態(tài)學(xué)觀察、離子通道電生理研究、鈣離子成像技術(shù)突觸功能分析，進(jìn)一步明確了該類器官更接近耳蝸類器官，同時(shí)毛細(xì)胞和螺旋神經(jīng)元之間具備功能性突觸連接。

類器官中的 HC 概括了出生后耳蝸 HC 的形態(tài)和電生理特征

 在本研究中，研究人員開發(fā)了一種優(yōu)化的方案來(lái)生成神經(jīng)支配的耳蝸類器官，該類器官具有耳蝸感覺(jué)上皮和功能性HC-SGN回路的主要細(xì)胞類型。本研究開發(fā)了一種通過(guò)及時(shí)調(diào)節(jié)與耳蝸發(fā)育相關(guān)的多種信號(hào)通路來(lái)建立功能性耳蝸神經(jīng)支配類器官的方案。此類器官模型可用于破譯CPCs增殖背后的機(jī)制，作為篩選耳蝸中藥物或遺傳載體的工具來(lái)造福聽障患者。

 近年來(lái)，3D類器官在疾病模型、藥效評(píng)估、器官YI植等方面的應(yīng)用越來(lái)越火熱，3D類器官培養(yǎng)基也隨之上市。北京百奧創(chuàng)新科技有限公司提供各類器官的3D培養(yǎng)基，助力3D類器官的應(yīng)用。