به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، ناشنوایی اغلب یک بیماری غیرقابل برگشت است، زیرا سلول‌های شنوایی حسی منحصربه‌فرد گوش داخلی که شنوایی انسان را تسهیل می‌کنند، بازسازی نمی‌شوند. با این حال، تحقیقات جدید هیجان‌انگیز در لس‌آنجلس نشان می‌دهد که پزشکی مدرن ممکن است روزی بتواند درمان‌های شنوایی احیاکننده را توسعه دهد که می‌تواند ناشنوایی را درمان کند. در دو مطالعه جدید، که هر دو تا حدی توسط مؤسسه ملی بهداشت، دانشمندان سلول‌های بنیادی دانشگاه کالیفرنیای جنوبی تأمین شده‌اند، توضیح می‌دهند که چرا حس شنوایی ما تا این حد ظریف است و چگونه محققان می‌توانند درمان‌های شنوایی جدیدی با استفاده از این سلول‌ها ایجاد کنند.

بازسازی سلول‌های مویی در پستانداران

محافظت از گوش در برابر صداهای بلند در طولانی مدت ضروری است. چرا؟ سلول‌های موی حلزون، سلول‌های اولیه‌ای که گوش برای تشخیص امواج صوتی استفاده می‌کند، در صورت آسیب دیدن یا از بین رفتن دیگر نمی‌تواند بازسازی شود. در حالی که پرندگان و ماهی‎ها می‌توانند این سلول‌های مو را بازسازی کنند، ولی انسان‌ها هرگز چنین ظرفیتی نداشته اند. بنابراین شناسایی مکانیسم‌هایی که ممکن است این نوع بازسازی را در پستانداران ترویج کند، ضروری است. زیرا به عبارت دیگر، ممکن است روزی بتوان کاهش شنوایی را در انسان معکوس کرد. لازم به ذکر است افرادی که به طور معمول در معرض صداهای بلند قرار می‌گیرند مانند نوازندگان، کارگران ساختمانی و پرسنل نظامی بیشتر در معرض خطر هستند. با این حال، این می‌تواند برای هر کسی که در کنسرت‌های زیادی شرکت می‌کند و درست در کنار بلندگوها می‌ایستد یا هر روز صدای هدفون خود را تا 10 می‌کند، اتفاق بیفتد.

مطالعه ژن‌های Sox4 و Sox11

در سلول‌های پشتیبان غیرحسی گوش داخلی، بیان ژن‌های کلیدی مورد نیاز برای تبدیل به سلول‌های حسی از طریق فرآیندی به نام خاموشی اپی ژنتیکی خاموش می‌شوند. جان دوک نگوین، نویسنده اول یکی از مقالات، در یک انتشار دانشگاهی می گوید: بنابراین اگر آنها را دوباره روشن کنید می‌توانید شنوایی را بازسازی کنید. نگوین اکنون در شرکت بیوتکنولوژی Genentech کار می‌کند و اخیراً دکترای خود را در آزمایشگاه سلول‌های بنیادی USC نیل سگیل، که در سال 2022 بر اثر سرطان لوزالمعده درگذشت، به دست آورده است. مطالعه دوم به بررسی زمان و چگونگی ایجاد سلول‌های حسی شنوایی در گوش داخلی می‌پردازد. در این مطالعه در وهله اول، با ذکر و توصیف دو ژن خاص که ممکن است برای بازسازی شنوایی در بزرگسالان مفید باشد، پرداختند. در واقع در این کار امیلی زیزی وانگ،  به عنوان نویسنده اول مقاله، که همچنین تحقیقات خود را به عنوان دانشجوی دکترا در آزمایشگاه سگیل انجام داده است، توضیح می‌دهد: «ما به این دلیل بر روی ژن‌های Sox4 و Sox11 تمرکز کردیم، زیرا متوجه شدیم که این ژن‌ها برای تشکیل سلول‌های شنوایی حسی در طول تکوین ضروری هستند. گیج کرامپ، یکی از نویسندگان هر دو مقاله و رئیس موقت گروه زیست شناسی سلول‌های بنیادی و پزشکی احیا کننده USC در دانشکده پزشکی کک، می‌افزاید: «این دو مقاله نه تنها علم بزرگی هستند، بلکه نمونه‌ای بارز از میراث ماندگار نیل سگیل به‌عنوان یک مربی استثنایی برای نسل بعدی محققان سلول‌های بنیادی هستند.

خاموش کردن بیان ژن‌ها با متیلاسیون DNA

یکی از راه‌های کلیدی که بیان ژن‌ها را متوقف یا "خاموش" می‌کند ، شامل ترکیبات شیمیایی به نام گروه‌های متیل است که به DNA متصل می‌شوند و آن را غیرقابل دسترس می‌کنند. در واقع این موضوع تمرکز اصلی مقاله نگوین است. به عبارت دیگر، وقتی DNA مسئول دستور دادن به سلول برای تبدیل شدن به یک سلول شنوایی حسی متیله می‌شود، سلول نمی‌تواند به این دستورالعمل‌ها دسترسی پیدا کند. از طریق آزمایش‌هایی که با سلول‌های پشتیبان غیرحسی استخراج‌شده از گوش‌های داخلی موش‌ها انجام شد، نگوین و یک تیم توانستند تأیید کنند که متیلاسیون DNA واقعاً ژن‌های شناخته شده برای تبدیل به سلول‌های شنوایی حسی را خاموش می‌کند.  به طور خاص، ژن Atoh1 به عنوان یک "تنظیم کننده اصلی" رشد گوش داخلی در نظر گرفته می شود. نکته مهم، آنزیمی به نام TET می‌تواند گروه‌های متیل را از DNA حذف کند، در نتیجه می‌تواند خاموش شدن ژن را معکوس کرده و توانایی سلول‌های پشتیبان برای تبدیل شدن به سلول‌های موی حسی را بازیابی کند. بنابراین، زمانی که محققان فعالیت TET را مسدود کردند، سلول‌های پشتیبان متیلاسیون DNA خود را حفظ کردند و بنابراین نتوانستند به سلول‌های موی حسی در ظرف پتری تبدیل شوند.

نتایج کسب شده از مطالعه

طی یک آزمایش جداگانه، تیم تحقیقاتی میزان خاموشی ژن را در سلول‌های پشتیبان یک موش ناشنوایی مزمن آزمایش کردند. این رویکرد منجر به کشف این شد که خاموشی ژن تا حدی معکوس شده است، و نشان می‌دهد که سلول‌های پشتیبان بار دیگر ظرفیت پاسخ دادن به سیگنال‌ها برای تبدیل به سلول‌های شنوایی حسی را دارند. این نتایج دارای پیامدهای عمده است. از دست دادن سلول های شنوایی حسی خود ممکن است تا حدی خاموشی بیان ژن در سلول‌های حمایت کننده در افراد ناشنوای مزمن را  معکوس کنند. اگر این درست باشد، نویسندگان مطالعه توضیح می‌دهند که سلول‌های پشتیبان افراد ناشنوای مزمن ممکن است در حال حاضر «به طور طبیعی آماده شده باشند» تا به سلول‌های شنوایی حسی تبدیل شوند.

تشکیل سلول‌های شنوایی حسی از سلول‌های پیش ساز

برای مطالعه دوم، وانگ و همکارانش تجزیه و تحلیل کردند که چه زمانی و چگونه سلول‌های پیش ساز موجود در گوش داخلی ظرفیت تشکیل سلول‌های شنوایی حسی را تشکیل می‌دهند. آنها مشخص کردند که سلول‌های پیش ساز چه زمانی این توانایی را به دست می‌آورند. بین روزهای 12 و 13.5 رشد جنینی در موش. در طول این بازه زمانی، سلول‌های پیش‌ساز این توانایی را به دست می‌آورند که به سیگنال‌های ژن تنظیم‌کننده اصلی Atoh1 که باعث تشکیل سلول‌های شنوایی حسی در مراحل بعدی رشد می‌شود، پاسخ دهند.

اهمیت ژن‌های Sox4 و Sox11 برای ایجاد سلول‌های شنوایی حسی

سوال اینجاست که چه چیزی سلول‌های پیش ساز را برای پاسخ به Atoh1 آماده می‌کند؟ می‌توان گفت که یک جفت ژن اضافی به نام‎های Sox4 و Sox11  است که وضعیت این سلول‌ها را تغییر می‌دهند. زیرا مشاهده شد در موش‌های جنینی فاقد Sox4 و Sox11، سلول‌های پیش ساز در گوش داخلی نمی‌توانند به سلول‌های شنوایی حسی تبدیل شوند. زیرا به طور خاص، از دست دادن Sox4 و Sox11 باعث شد که DNA سلول‌های آنها غیر قابل دسترس باشد. این اثر کاملاً شبیه متیلاسیون DNA است. در نهایت اینکه با غیرقابل دسترس بودن DNA، سلول‌های پیش ساز نمی‌توانند به سیگنال‌های Atoh1 پاسخ دهند. با این حال، سطوح بالای فعالیت Sox4 و Sox11 سلول‌های پیش‌ساز موش و سلول‌های پشتیبان را برای تشکیل سلول‌های شنوایی حسی در یک ظرف پتری تحریک کرد. در یک یادداشت امیدوارکننده، مشاهده شد که در موش‌هایی که سلول‌های حسی آسیب‌دیده در گوش داخلی داشتند، سطوح بالای فعالیت Sox4 و Sox11 درصد تبدیل سلول‌های پشتیبان دهلیزی به سلول‌های گیرنده حسی را (از 6٪ به 40٪) افزایش می‌دهد .

کشف مکانیسم تولید و تمایز سلول‌های حسی

ما هیجان زده هستیم که مکانیسم‌هایی را ادامه دهیم تا بدانیم چطور در طول تکامل ، سلول‌های گوش داخلی توانایی تمایز به عنوان سلول‌های حسی را پیدا می‌کنند و اینکه چگونه می‌توان از آنها برای ارتقای بازیابی سلول‌های شنوایی حسی در گوش داخلی بالغ استفاده کرد.  گندوا در حال حاضر استادیار دپارتمان گوش و حلق و بینی تینا و ریک کاروسو - جراحی سر و گردن، و گروه زیست شناسی سلول های بنیادی و پزشکی بازساختی است. این مطالعات در مجله Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است.

پایان مطلب/.