Слух можно восстановить? Геном Данио отвечает утвердительно

Человеческое тело умеет восстанавливаться, но лишь частично: клетки крови и кожи регенерируют регулярно, тогда как нейроны или сенсорные клетки внутреннего уха — нет. Повреждение волосковых клеток, отвечающих за слух и равновесие, часто приводит к необратимой глухоте. Однако у ряда животных — таких как рыбы, амфибии и птицы — эти клетки успешно восстанавливаются.

Исследование учёных из Института медицинских исследований Стоуэрса выявило механизмы, лежащие в основе этого удивительного процесса у рыб данио-рерио (зебрафишей). Работа опубликована в журнале Nature Communications и может стать шагом к созданию регенеративных методик для восстановления слуха у человека.

"Млекопитающие, в том числе и мы, не могут восстанавливать сенсорные клетки внутреннего уха, — говорит Татьяна Пиотровски, один из авторов исследования. — А данио-рерио это умеют — и нам важно понять, как".

Гены, управляющие восстановлением

Исследование показало, что два разных гена семейства циклинов D играют ключевую роль в делении и регенерации двух типов клеток: стволовых и прогениторных (клеток-предшественников) в сенсорных органах рыб, называемых невромастами.

Эти структуры напоминают "луковицы" с чувствительными волосковыми клетками в центре, окружёнными клетками поддержки. Учёные установили, что:

• Один ген циклина D управляет делением стволовых клеток, расположенных по краям невромаста.
• Другой — контролирует деление прогениторных клеток, находящихся ближе к центру.

Мутации, отключающие каждый из генов, затормаживают деление только соответствующего типа клеток, но не влияют на другой — это означает, что генетическое регулирование деления можно точно направлять.

"Это открытие крайне важно: мы можем выборочно управлять регенерацией отдельных типов клеток внутри органа", — отмечает Пиотровски.

Что это значит для медицины

Хотя у человека восстановление сенсорных клеток ограничено, понимание механизмов регенерации у данио-рерио открывает путь к стимуляции аналогичных процессов у млекопитающих. Особенно интересным является тот факт, что гены циклина D также регулируют деление в кишечнике, костном мозге и других тканях, то есть влияние результатов выходит далеко за рамки только слуха.

"Мы впервые показали, как можно тонко настраивать процессы пролиферации без истощения клеточного резерва", — добавляет Марк Лаш, руководитель исследования.

Исследование также показало, что даже после потери функции деления, клетки-предшественники могут дифференцироваться в полноценные сенсорные клетки, что важно для понимания связи между делением и развитием клеток.

Будущее слуховой терапии

В долгосрочной перспективе эти знания могут помочь создать генные или клеточные методы восстановления слуха у людей с возрастной тугоухостью, повреждением от шума или врождёнными нарушениями. Кроме того, это даёт научной базе новый инструмент — доказанный и настраиваемый регенеративный механизм, который можно будет адаптировать к другим органам и тканям.

"Эта работа — важный шаг к тому, чтобы когда-нибудь активировать подобную регенерацию в организме человека", — подчёркивает профессор Дэвид Рэйбл из Вашингтонского университета.