在听觉系统中,内耳在柯蒂氏器(Organ of Corti)中将声波转换成电信号,柯蒂氏器上布满了15000至20000个毛发状细胞。这些细胞对振动作出反应,产生电刺激通过神经传给大脑。这是一个脆弱的系统——高分贝的声音会损伤毛发状细胞,机体老化也会使它们衰竭,从而导致听力损失。科学家推测,可以通过替换这些毛发细胞来恢复部分听力功能。之前的研究鉴别出一种名为Atoh1的蛋白,它可以触发毛发细胞的生长。但是这些人工形成的细胞是否与天然细胞具有一样的功能并不清楚。
在最新的研究中,美国俄勒冈健康与科学大学的发育神经生物学家John Brigande和同事,将含有Atoh1的DNA注入小鼠胚胎中。注入的时间选择在小鼠出生前大约一周——即在能鉴别出哪块组织将长成内耳之后,和在毛发细胞开始形成之前。小鼠出生四天后,研究人员检查了它们的毛发细胞。
结果发现,产生了额外Atoh1的小鼠生成的毛发细胞量大约是对照小鼠的两倍。电子显微镜检测显示,与自然的毛发细胞一样,额外的毛发细胞也分化成内部和外部毛发细胞,而且额外的毛发细胞与自然细胞生成相同的蛋白。紧接着,研究人员确定出,这些人工细胞能够对声波作出反应,并可将它们转换成电信号。
这一发现显示了Atoh1替换治疗能够在动物体内产生有活性的毛发细胞。他说:“这很令人激动,它为听觉损失的细胞替换策略研究提供了强大的基本原理。”
其他一些儿科专家也对此表示赞同。美国国立失聪与其它交流障碍研究所的发育神经学家Matthew Kelley称赞了此次研究的方法。他说:“这是一项崭新的技术,在内耳研究方面,这曾经是一个主要的挑战和障碍。”