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2020年5月28日，星期四
研究小鼠内耳声音传感器的发展图
数据为开发基于干细胞的听力损失疗法提供了宝贵的资源
一组研究人员已经生成了鼠标内耳中关键声音感知结构的发展图。美国国立卫生研究院下属的国家耳聋与其他沟通障碍研究所（NIDCD）的科学家及其合作者分析了来自小鼠耳蜗的30,000个细胞的数据，该耳蜗是内耳的蜗牛状结构。结果为深入了解遗传程序提供了见解，这些遗传程序可驱动对检测声音很重要的细胞的形成。该研究还特别阐明了与Ehlers-Danlos综合征和Loeys-Dietz综合征有关的听力损失的根本原因。
研究数据在一个开放给任何研究人员的独特平台上共享，从而创造了前所未有的资源，可促进未来关于听力损失的研究。由...领着 Matthew W. Kelley博士， 发育神经科学科 该研究在NIDCD上在线发布于 自然通讯。研究团队包括巴尔的摩马里兰大学医学院的研究人员；波士顿分贝疗法公司；和伦敦国王学院。
疾病预防控制中心 主任耳鼻喉科医师Debara L. Tucci医学博士说：“与人体中许多其他类型的细胞不同，能够使我们听到的感觉细胞在受损或患病时没有再生能力。”头颈外科医生。 “通过阐明我们对这些细胞如何在发育中的内耳中形成的理解，这项工作对于从事基于干细胞疗法的科学家来说是一项重要资产，该疗法可以治疗或逆转某些形式的内耳听力损失。”
在哺乳动物中，声音的主要转换器是毛细胞，它们分布在沿着螺旋耳蜗长度的薄组织带（Corti器官）中。毛细胞有两种，内毛细胞和外毛细胞，它们在结构和功能上由几种类型的支持细胞维持。在发育过程中，几乎相同的祖细胞汇集会产生这些不同的细胞类型，但是引导祖细胞转化为毛细胞的因素尚不完全清楚。
为了了解有关耳蜗如何形成的更多信息，Kelley的团队利用了一种称为单细胞RNA测序的方法。这项强大的技术使研究人员能够分析单个细胞的基因活性模式。科学家可以从活跃基因的模式中学到很多关于细胞的知识，因为基因编码定义细胞功能的蛋白质。细胞的基因活性模式在发育过程中或响应环境而改变。
凯利说：“耳蜗中只有几千个毛细胞，它们紧密地排列在一起，形成复杂的马赛克，这种排列使这些细胞难以分离和表征。” “单细胞RNA测序为我们提供了一种有价值的工具，可追踪单个细胞在发育中的耳蜗的复杂结构中的位置时的行为。”
建立在 他们对301细胞的早期研究，凯利（Kelley）的小组着手研究在四个时间点（从胚胎发育的第14天开始到产后的第七天结束）从四个时间点收集的小鼠耳蜗中30,000个细胞的基因活性谱。总体而言，这些数据代表了广泛的信息目录，研究人员可以使用这些信息来探索耳蜗的发展，并研究构成遗传性听力障碍形式的基因。
凯利（Kelley）的团队专注于一个这样的基因， g br1，这与与听力损失有关的两种疾病有关：Ehlers-Danlos综合征和Loeys-Dietz综合征。数据显示 g br1 最早在胚胎发育的第14天，该蛋白就在外毛细胞前体中起作用，这表明该基因对于启动这些细胞的形成很重要。
探索 g br1研究人员发挥了作用，阻止了14.5天大的小鼠胚胎耳蜗中Tgfbr1蛋白的活性。五天后检查耳蜗时，与未用Tgfbr1阻滞剂处理的胚胎小鼠耳蜗相比，他们看到的外毛细胞更少。这一发现表明，患有 g br1 突变可能源于发育过程中受损的外毛细胞形成。
该研究揭示了对耳蜗发育早期阶段的更多见解。内，外毛细胞的发育途径在早期就发散。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性模式。这表明这些细胞所衍生的前体并不像以前所认为的那样均匀。需要对早期收集的细胞进行更多研究，以表征毛细胞形成的初始步骤。
将来，科学家也许能够使用这些数据将干细胞引向毛细胞谱系，从而帮助他们生产出所需的专门细胞，以测试用于替代某些形式的听力损失的细胞替代方法。这项研究的结果也为研究听力机制及其在先天性听力损失中如何发挥作用提供了宝贵的资源。
作者已经通过 gEAR门户 （基因表达分析资源），这是一个基于网络的平台，用于共享，可视化和分析大型多组学数据集。该门户网站由Ronna Hertzano，M.D.，Ph.D.以及她在耳鼻喉科和耳鼻喉科的团队维护。 基因组科学研究所（IGS） 在马里兰大学医学院。
Hertzano说：“单细胞RNA测序数据非常复杂，通常需要很高的访问技巧。” “通过通过gEAR传播这项研究数据，我们正在创建一个在发育中的内耳中表达的基因的'百科全书'，从而改变了我们领域的知识库，并使生物学和其他研究人员可以轻松理解这些强大的信息。”
本新闻稿描述了一项基础研究发现。基础研究增加了我们对人类行为和生物学的理解，这是推进预防，诊断和治疗疾病的新方法的基础。科学是一个不可预测的渐进过程。每项研究进展都以过去的发现为基础，通常是以出乎意料的方式。没有通过基础研究获得的知识，大多数临床进展都是不可能的。
该研究得到了NIDCD内壁研究部门（ZIADC000039）和（ZICDC000086）的支持。 基因组学与计算生物学核心，由 罗伯特·莫雷尔（Robert Morell）博士，以及伦敦国王学院。 gEAR门户主要受以下方面的支持： 听力恢复项目 的 听力健康基金会，由NIDCD（R01DC013817）和NIH国家心理健康研究所（R24MH114815）提供额外资金。的计算资源 NIH HPC Biowulf集群 在这项研究中被使用。
关于（NIDCD）： 的 疾病预防控制中心 支持和进行有关听力，平衡，味道，气味，声音，语音和语言的正常和无序过程的研究调查培训，并根据科学发现向公众提供健康信息。
关于国立卫生研究院（NIH）： 美国国立医学研究院（NIH）是美国的医学研究机构，包括27个研究所和中心，并且是美国卫生与公共服务部的一部分。 NIH是进行和支持基础，临床和转化医学研究的主要联邦机构，并且正在调查常见和罕见疾病的病因，治疗方法和治愈方法。有关NIH及其计划的更多信息，请访问 www.nih.gov.
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