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【Cell子刊】类器官领域重大进展！复旦大学夏明宇团队成功建立首个具有功能性突触的耳蜗类器官！

首页 » 《转》译 2023-02-03 转化医学网赞(2)

导读	类器官为疾病建模、药物发现和治疗策略的建立有很大意义。由于干细胞在脊椎动物中具有巨大的自组织能力，已经产生了来自组织特异性干/祖细胞或多能干细胞（PSC）的各种类器官。然而，大多数类器官仅代表靶器官的特定部分，并且在模拟涉及不同功能区域之间相互作用的疾病或疾病方面存在严重局限性。因此，更全面的策略，例如整合不同的区域或血管形成，将使类器官细胞更好地实现功能化。

近日，复旦大学医学神经生物学国家重点实验室的夏明宇团队首次通过分期3D共培养系统建立了具有功能外周听觉环路的耳蜗类器官，并通过一系列形态学和电生理学检测，证实了类器官内细胞和突触的功能，为感音神经性耳聋的研究提供了复合类器官研究平台。该研究发表在《Stem Cell Reports》上。

https://www.cell.com/stem-cell-reports/fulltext/S2213-6711(22)00557-4#secsectitle0075

研究背景

根据世界卫生组织的数据，全球有十分之一的人听力受损，这种致残性损伤影响着高达25%的老年人。在我国，每年新出生的耳聋婴儿有3万，其中60%的先天性耳聋由遗传因素引起，基因物质的改变最终导致耳蜗毛细胞的受损和缺失。目前，助听器和人工耳蜗是临床上常用的耳聋治疗手段，虽然可以帮助大部分耳聋患者获得部分听力，但二者对耳聋的恢复程度非常有限。因此，临床上急需可有效治疗先天性耳聋的药物。

研究过程

为了确定增强CPCs扩增的最佳条件，研究人员系统地筛选了在发育过程中靶向几种关键信号通路的因子，然后建立了提高CPCs自我更新能力的最佳实验条件。

研究人员分期建立3D共培养系统，生成具有功能的神经支配类器官。为了深入了解共培养物上皮区室发育过程中的细胞类型规格和转录谱，研究人员对扩增培养基中收集的类器官进行了单细胞RNA测序（scRNA-seq），早期分化（共培养后5天）和晚期分化（共培养后25天），随着分化的进展，观察细胞比例的动态变化。实时荧光定量 PCR 显示，在类器官发育过程中，LGR5 表达逐渐降低，HC 标记基因表达增加。

研究意义

由于转录因子（TF）是决定细胞命运的重要调节因子，因此研究人员鉴定了在发育中的类器官中表达丰富的细胞类型特异性TF。结果发现，发育中的类器官HC的遗传特征与早期发育过程中的耳蜗HC相似。此外，对分化不同阶段HC进行纤毛形态学观察、离子通道电生理研究、钙离子成像技术突触功能分析，进一步明确了该类器官更接近耳蜗类器官，同时毛细胞和螺旋神经元之间具备功能性突触连接。

在目前的研究中，复旦研究人员筛选了多种化合物和生长因子，以产生整合感觉HC和传递神经元的综合耳蜗类器官。使用新的培养系统，他们在神经支配类器官中发现了更多的HC，这些HC类似于耳蜗HC的特征，其中一部分可以与神经元形成功能性突触。同时，单细胞mRNA测序揭示了CPCs的分化轨迹概括了耳蜗的早期发展。因此，研究首次开发了具有功能性突触的耳蜗类器官，可用于体外模拟HC和突触退化引起的感音神经性听力损失。（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://www.cell.com/stem-cell-reports/fulltext/S2213-6711(22)00557-4#secsectitle0075

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。