Uszkodzenie słuchu od dawna jest akceptowane jako fakt życia dla starzejącej się populacji — szacuje się, że 30 milionów Amerykanów cierpi na pewien stopień ubytku słuchu. Jednak naukowcy od dawna zauważają, że inne zwierzęta — mianowicie ptaki, żaby i ryby — wykazują zdolność do regeneracji utraconych komórek włoskowatych czuciowych.
„To zabawne, ale ssaki są dziwakami w królestwie zwierząt, jeśli chodzi o regenerację ślimaka,” powiedział Jingyuan Zhang, Ph.D., z Wydziału Biologii Uniwersytetu w Rochester i współautor badania. „Jesteśmy jedynymi kręgowcami, które nie potrafią tego zrobić.”
Badania przeprowadzone w laboratorium Patricii White, Ph.D., w 2012 roku zidentyfikowały rodzinę receptorów — zwanych naskórkowym czynnikiem wzrostu (EGF) — odpowiedzialnych za aktywację komórek podporowych w narządach słuchu ptaków. Po pobudzeniu komórki te proliferują i sprzyjają wytwarzaniu nowych komórek włosków czuciowych. White spekuluje, że ta ścieżka sygnałowa może być potencjalnie manipulowana w celu osiągnięcia podobnego rezultatu u ssaków. White jest profesorem nadzwyczajnym w University of Rochester Medical Center (URMC) Del Monte Institute for Neuroscience i głównym autorem obecnego badania.
„U myszy ślimak wykazuje ekspresję receptorów EGF przez całe życie zwierzęcia, ale najwyraźniej nigdy nie napędzają one regeneracji komórek rzęsatych,” powiedział White. „Być może podczas ewolucji ssaków doszło do zmian w ekspresji wewnątrzkomórkowych regulatorów sygnalizacji rodziny receptorów EGF. Te regulatory mogły zmienić wynik sygnalizacji, blokując regenerację. Nasze badania koncentrują się na znalezieniu sposobu na tymczasowe przełączenie szlaku, w celu promowania zarówno regeneracji komórek rzęsatych, jak i ich integracji z komórkami nerwowymi, z których obie są krytyczne dla słuchu.”
W nowym badaniu, w którym uczestniczyli naukowcy z URMC i Massachusetts Ear and Eye Infirmary, które jest częścią Harvard Medical School, zespół przetestował teorię, że sygnalizacja z rodziny receptorów EGF może odgrywać rolę w regeneracji ślimaka u ssaków. Badacze skupili się na specyficznym receptorze o nazwie ERBB2, który znajduje się w komórkach podporowych ślimaka.
Badacze zbadali kilka różnych metod aktywacji szlaku sygnałowego EGF. Jeden zestaw eksperymentów obejmował wykorzystanie wirusa do namierzenia receptorów ERBB2. Inny, obejmował myszy genetycznie zmodyfikowane do nadekspresji aktywowanego ERBB2. Trzeci eksperyment polegał na testowaniu dwóch leków, pierwotnie opracowanych w celu stymulowania aktywności komórek macierzystych w oczach i trzustce, o których wiadomo, że aktywują sygnalizację ERBB2.
Badacze odkryli, że aktywacja ścieżki ERBB2 wywołała serię kaskadowych zdarzeń komórkowych, w wyniku których komórki podporowe ślimaka zaczęły się rozmnażać i rozpoczęły proces aktywacji innych sąsiednich komórek macierzystych, aby przekształcić się w nowe komórki włosów czuciowych. Co więcej, wydaje się, że proces ten nie tylko może wpływać na regenerację komórek włosków czuciowych, ale także wspierać ich integrację z komórkami nerwowymi.
„Proces naprawy słuchu jest złożonym problemem i wymaga serii zdarzeń komórkowych”, powiedział White. „Musisz zregenerować czuciowe komórki włoskowate, a te komórki muszą funkcjonować prawidłowo i łączyć się z niezbędną siecią neuronów. Te badania demonstrują ścieżkę sygnalizacyjną, która może być aktywowana różnymi metodami i może stanowić nowe podejście do regeneracji ślimaka i, ostatecznie, przywrócenia słuchu.”
.