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，新生嬰兒中約有3萬名嬰兒有耳聾的問題，大約有60%是由先天因素引起。通常人們采用助聽器、人工耳蝸的方法來獲得部分聽力，但是并不能根源上解決問題。

近年來火熱的類器官研究，為耳聾問題提供了很好的研究模型和方向。通過人或小鼠多能干細(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。

上述研究通過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），增殖時效性長，對人工耳蝸HC的分化誘導(dǎo)力強(qiáng)，促進(jìn)神經(jīng)突從SGN的生長。

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

培養(yǎng)系統(tǒng)中單個CPC生成人工耳蝸類器官

  同時，研究人員對新型擴(kuò)增培養(yǎng)基進(jìn)行了重新評估，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)。對比CPC擴(kuò)增培養(yǎng)基中的其他成分對培養(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)胞重新編程到相對較早的階段。根據(jù)對內(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測序（scRNA-seq），早期分化和晚期分化，觀察細(xì)胞比例的動態(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。通過對類器官中表達(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)育過程中的耳蝸HC相似。再通過對分化不同階段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)化的方案來生成神經(jīng)支配的耳蝸類器官，該類器官具有耳蝸感覺上皮和功能性HC-SGN回路的主要細(xì)胞類型。本研究開發(fā)了一種通過及時調(diào)節(jié)與耳蝸發(fā)育相關(guān)的多種信號通路來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造福聽障患者。

 近年來，3D類器官在疾病模型、藥效評估、器官YI植等方面的應(yīng)用越來越火熱，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。