Proteiinien löytäminen voi johtaa uusiin kuulonalenemahoitoihin
Uusi hiirillä tehty geneettinen tutkimus on tunnistanut kaksi proteiinia, jotka auttavat organisoimaan hiussolujen kehitystä, jotka poimivat sisäkorvan ääniaallot.
Baltimoressa, Johns Hopkinsin lääketieteellisen korkeakoulun tutkijat, MD, uskovat, että heidän löydöksensä voisivat olla avain vaurioituneiden hiussolujen aiheuttaman kuulonaleneman kääntämiseen.
Tuore lehti lehdessä eLife antaa täydellisen selvityksen tutkimuksesta.
"Alamme tutkijat", sanoo tohtori Angelika Doetzlhofer, apulaisprofessori Johns Hopkinsin neurotieteistä, "ovat pitkään etsineet molekyylisignaaleja, jotka laukaisevat äänen havaitsevien ja välittävien hiussolujen muodostumisen."
"Nämä hiussolut ovat merkittävä pelaaja kuulon heikkenemisessä, ja tietäen enemmän niiden kehittymisestä auttaa meitä keksimään tapoja korvata vaurioituneet hiussolut", hän lisää.
Nisäkkäillä kyky kuulla perustuu kahteen solutyyppiin, jotka havaitsevat äänen: sisä- ja ulkokarvat.
Molemmat hiussolutyypit vievät sisäkorvan sisäpuolelle, spiraalin muotoinen ontto sisäkorvassa. Hiussolut muodostavat erillisen kuvion, joka käsittää kolme riviä ulkosoluja ja yhden rivin sisäisiä soluja.
Solut havaitsevat ääniaallot, kun ne kulkevat kuorimaista rakennetta pitkin ja välittävät tiedot aivoihin.
Hiussolujen kehitys ja menetys
Hiussolujen ongelmat ja hermot, jotka yhdistävät ne aivoihin, aiheuttavat yli 90% kuulon heikkenemisestä.
Useimmilla nisäkkäillä ja linnuilla on kyky korvata kadonneet tai vaurioituneet hiussolut automaattisesti, mutta näin ei tapahdu ihmisillä. Kun menetämme hiussolut, näyttää siltä, että kuulon heikkeneminen on peruuttamatonta.
Hiussolujen tuotanto simpukkaan alkion kehityksen aikana on erittäin organisoitu ja monimutkainen prosessi, johon sisältyy tarkka ajoitus ja sijainti.
Prosessi alkaa, kun kypsymättömät solut ulommassa simpukassa muuttuvat täysin muodostuneiksi hiussoluiksi.
Ulkopuolisesta simpukasta järjestetty muunnos etenee sitten kuin aalto pitkin spiraalin sisäpintaa, kunnes se saavuttaa sisimmän alueen.
Vaikka tutkijat ovat paljastaneet paljon hiussolujen muodostumisesta, molekyylisignaalit, jotka säätelevät "tarkkaa solukuviota", ovat jääneet epäselviksi.
Kuinka signaalit saavat prosessin oikean osan tapahtumaan oikeaan aikaan "edistääkseen aistien aistien erilaistumista ja opettaakseen sen porrastettua mallia"?
Signaloivat proteiinit ja gradientit
Yritääkseen vastata kysymykseen Doetzlhofer ja hänen kollegansa tutkivat sisäkorvaista kehitystä hiiren alkioissa. He tutkivat signalointiproteiineja, joilla on merkitystä hiussolujen muodostumisessa kehittyvässä simpukassa.
Kaksi tutkijoiden tutkimaa proteiinia kiinnitti huomionsa: Activin A ja follistatiini.
He näkivät, kuinka näiden kahden proteiinin tasot muuttuivat edeltäjäsolujen muuttuessa kypsiksi hiussoluiksi sisäkorvan spiraalin sisäpuolella.
Proteiinitasot näyttivät vaihtelevan kehitysmallin ajoituksen ja sijainnin mukaan.
Aktiviini A -tasot olivat matalat simpukan uloimmassa osassa, kun kypsymättömät solut alkoivat kehittyä hiussoluiksi, ja korkealla spiraalin sisimmässä osassa, jossa kypsymättömät solut eivät olleet vielä alkaneet muuttua.
Kirjoittajat viittaavat sellaisiin korkean tai matalan proteiinitason muutoksiin signalointigradientteina.
"Signaaligradienteilla on perustava rooli kasvun ja erilaistumisen hallinnassa alkionkehityksen aikana", he huomauttavat.
Nämä kaksi proteiinia 'toimivat vastakkain'
Samalla kun Activin A -signalointigradientti meni yhteen suuntaan ja liikkui sisäänpäin menevässä aallossa, follistatiinin signalointigradientti meni toista tietä, kuten ulospäin suuntautuva aalto.
"Luonnossa tiesimme, että Activin A ja follistatiini toimivat päinvastoin säätelemään soluja", Doetzlhofer selittää.
Nämä havainnot näyttävät viittaavan siihen, että nämä kaksi proteiinia hallitsevat hiussolujen tarkkaa ja herkkä kehitystä simpukan spiraalia pitkin tasapainottamalla toisiaan.
Lisätutkimukset käyttäen sekä normaaleja että geneettisesti muokattuja hiiriä vahvistivat tämän käsityksen.
Aktiviini A: n lisääntyminen normaalien hiirten simpukoissa sai hiussolut kypsymään liian aikaisin.
Päinvastoin, hiussolut muodostuivat liian myöhään geneettisesti muokatuissa hiirissä, jotka joko tuottivat liikaa follistatiinia tai eivät tuottaneet lainkaan aktiviini A: ta. Tuloksena oli hajanaisten solujen epäorgaaninen kuvio sisäkorvan spiraalin sisäpuolella.
"Aktiviini A: n ja follistatiinin vaikutus on niin tarkasti ajoitettu kehityksen aikana, että kaikki häiriöt voivat vaikuttaa negatiivisesti simpukan organismeihin."
Tohtori Angelika Doetzlhofer
Doetzlhofer ehdottaa, että havainnot voivat johtaa uusiin hoitomuotoihin kuulon palauttamiseksi, joka heikentyy hiussolujen menetyksen vuoksi.
