Исследователи Национального института здоровья обнаружили специфическую сеть белков, которая необходима для восстановления слуха у рыбок данио путем регенерации клеток. Исследование, проведенное исследователями из Национального исследовательского института генома человека (NHGRI), может дать информацию о разработке методов лечения потери слуха у людей. Результаты были опубликованы в журнале Cell Genomics .

Хотя потерю волосковых клеток у людей нельзя восполнить, многие животные, в том числе рыбки данио, могут восстанавливать слух после травмы за счет регенерации волосковых клеток. Регенеративные свойства волосковых клеток рыбок данио побудили исследователей использовать это животное, чтобы понять некоторые фундаментальные свойства регенерации.

Потеря слуха затрагивает около 37,5 миллионов американцев, и большинство случаев связано с потерей слуховых рецепторов, известных как «волосковые клетки» во внутреннем ухе. Щетинки, которые торчат из этих микроскопических волосковых клеток, двигаются и изгибаются, когда звук попадает в наши уши, что приводит к передаче электрических сигналов по нервам в наш мозг, которые позволяют нам обрабатывать звук.

Люди и рыбки данио визуально очень разные, но на геномном уровне у них более 70% общих генов. Это геномное сходство дает исследователям возможность понять биологию регенерации клеток у рыбок данио, прежде чем переводить результаты на людей.

Эрин Хименес, доктор философии, постдокторант в лаборатории Шона Берджесса, доктора философии, старшего научного сотрудника отделения трансляционной и функциональной геномики Национального исследовательского института генома человека (NHGRI), руководила исследованием в сотрудничестве с исследователями Иваном Овчаренко. , доктор философии, и Вэй Сун, доктор философии, в Национальном центре биотехнологической информации Национальной медицинской библиотеки.

Люди и другие млекопитающие рождаются с определенным количеством волосковых клеток, которые постепенно теряются в результате старения и травм. Однако некоторые животные, такие как рыбки данио, могут регенерировать волосковые клетки и восстанавливать слух после травмы. Как и почему у этих животных происходит регенерация, остается загадкой, которую многие ученые хотели бы разгадать».

Шон Берджесс, доктор философии, старший научный сотрудник отделения трансляционной и функциональной геномики Национального исследовательского института генома человека (NHGRI).

Kyolic, Aged Garlic Extract, выдержанный экстракт чеснока с лецитином, 200 капсул

Используя комбинацию геномных методов и машинного обучения на основе вычислений, Хименес и ее сотрудники обнаружили, что регенерация волосковых клеток у рыбок данио зависит от сети белков, которые могут включать и выключать гены, известных как факторы транскрипции. Чтобы правильно определить, какие факторы транскрипции задействованы, исследователи сначала должны были изучить последовательности энхансеров в геноме рыбок данио.

Если рассматривать факторы транскрипции как ключи, которые включают и выключают автомобиль, то последовательности энхансеров — это замок зажигания автомобиля. Обе части должны взаимодействовать, чтобы заставить машину двигаться, точно так же, как факторы транскрипции должны связываться со специфическими последовательностями энхансера для экспрессии гена.

Исследователи использовали новые геномные методы, называемые секвенированием РНК отдельных клеток и анализом отдельных клеток на доступный для транспозазы хроматин, с использованием секвенирования, чтобы идентифицировать энхансерные последовательности и соответствующие им факторы транскрипции, которые играют роль в регенерации волосковых клеток.

«Наше исследование выявило два семейства факторов транскрипции, которые работают вместе, чтобы активировать регенерацию волосковых клеток у рыбок данио, называемых факторами транскрипции Sox ​​и Six», — сказал Хименес.

Во-первых, факторы транскрипции Sox ​​инициируют реакцию регенерации в окружающих клетках, называемых поддерживающими клетками. Затем факторы транскрипции Sox ​​и Six взаимодействуют, чтобы превратить эти поддерживающие клетки в волосковые клетки.

Когда у рыбок данио отмирают волосковые клетки, близлежащие поддерживающие клетки начинают размножаться. Эти опорные клетки похожи на стволовые клетки из-за их способности становиться другими типами клеток. Исследователи определили некоторые из факторов, которые превращают опорные клетки в волосковые клетки, но что не было понятно, так это то, как и где гены, кодирующие эти факторы, включаются и координируются с другими неизвестными факторами.

«Мы идентифицировали уникальную комбинацию факторов транскрипции, которая запускает регенерацию у рыбок данио. В дальнейшем эта группа факторов транскрипции рыбок данио может стать биологической мишенью, которая может привести к разработке новой терапии для лечения потери слуха у людей», — Хименес. сказал.