Los científicos han creado el primer mapa de expresión génica de alta resolución del oído interno del ratón recién nacido usando una nueva tecnología sensible llamada secuencia de ARN de células individuales en células de ratones. Los resultados proporcionan una nueva visión de cómo las células epiteliales en el oído internodesarrollar y diferenciarse en células especializadas que cumplen funciones críticas para escuchar y mantener el equilibrio. Comprender cómo se forman estas células importantes puede proporcionar una base para el desarrollo potencial de terapias basadas en células para tratar la pérdida auditiva y los trastornos del equilibrio. La investigación fue realizada por científicos deInstituto Nacional de Sordera y Otros Trastornos de la Comunicación NIDCD, parte de los Institutos Nacionales de Salud.
En un estudio complementario dirigido por científicos apoyados por el NIDCD en la Facultad de medicina de la Universidad de Maryland y científicos de la Facultad de medicina Sackler de la Universidad de Tel Aviv, los investigadores utilizaron una técnica similar para identificar una familia de proteínas críticas para el desarrollo decélulas del oído. Ambos estudios se publicaron en línea el 15 de octubre en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
"La pérdida de audición relacionada con la edad ocurre gradualmente en la mayoría de nosotros a medida que envejecemos. Es una de las afecciones más comunes entre los adultos mayores, que afecta a la mitad de las personas mayores de 75 años", dijo James F. Battey, Jr., MD, Ph.D., director del NIDCD. "Estos nuevos hallazgos pueden conducir a nuevos tratamientos regenerativos para este problema crítico de salud pública".
Las células epiteliales sensoriales especializadas en el oído interno incluyen células ciliadas y células de soporte, que proporcionan a las células ciliadas un soporte estructural y funcional crucial. Las células ciliadas y las células de soporte ubicadas en la cóclea la estructura en forma de caracol en el oído interno-trabajar juntos para detectar el sonido, lo que nos permite escuchar. Por el contrario, las células ciliadas y las células de soporte en el utrículo, una bolsa llena de líquido cerca de la cóclea, desempeñan un papel fundamental para ayudarnos a mantener nuestro equilibrio. Estas células detectan cómomover nuestras cabezas y cómo están posicionadas nuestras cabezas; esta información le dice a nuestro cerebro, por ejemplo, si estamos parados o acostados. El utrículo es una de varias estructuras y órganos en el cuerpo que proporcionan nuestra sensación de equilibrio; juntos, comprendenel sistema vestibular
Las células ciliadas y las células de soporte pueden dañarse por medicamentos, infecciones o enfermedades, lesiones o envejecimiento, lo que provoca pérdida de audición y problemas de equilibrio. En los humanos, estas células no pueden repararse de forma natural, por lo que los tratamientos efectivos son limitados.
Además, solo hay unos pocos miles de estas células sensoriales; están escondidas en un canal óseo, lo que las hace difíciles de estudiar.
Para obtener una mejor comprensión del desarrollo de las células del oído interno, Matthew Kelley, Ph.D., jefe de la Sección de Neurociencia del Desarrollo en el NIDCD, y su equipo de investigación utilizaron RNA-seq de células individuales, una nueva tecnología que puede extraerdatos completos de la actividad genética de una sola célula. Otros métodos para obtener este tipo de datos generalmente requieren miles de células. Saber qué genes están activos puede informar a los científicos mucho sobre las características y funciones individuales de una célula.
El equipo de Kelley analizó 301 células, algunas células ciliadas y algunas células de soporte, tomadas de la cóclea y el utrículo de ratones recién nacidos. Al comparar los perfiles de actividad genética de las células, los investigadores encontraron patrones únicos en las células ciliadas y las células de soporte.También se descubrió evidencia de subgrupos de células dentro de cada una de estas clases. Aunque se sabe poco sobre estos subgrupos, los investigadores especulan que los distintos patrones de actividad genética de las células pueden reflejar funciones especializadas.
Los datos también permitieron a los científicos identificar distintos patrones de desarrollo de la actividad genética. Las células en la parte vestibular del oído interno se desarrollan a tasas algo diferentes, por lo que cada célula estaba en un punto ligeramente diferente en su madurez cuando los investigadores la examinaron.Al analizar los perfiles de actividad genética de las células, los científicos pudieron identificar los genes que están activos en cada etapa del desarrollo, sacando a la luz pistas importantes sobre cómo se forman las células ciliadas especializadas.
"El uso de esta técnica de perfil de células individuales proporciona una nueva opción para identificar la actividad genética de las células, particularmente en sistemas con un número limitado de células, como el oído interno", dijo Kelley, autor principal del estudio. "Identificar el genLos mapas de expresión para el desarrollo de las células del oído interno son esenciales para comprender cómo se forman y pueden ayudarnos a crear formas de regenerar estas células ".
En el segundo estudio, los investigadores también aprovecharon la tecnología RNA-seq. Los investigadores utilizaron un enfoque computacional-experimental para buscar regiones reguladoras comunes en los genes expresados en las células ciliadas. Los científicos descubrieron que un grupo de reguladores genéticos se llama RegulatoryFactor Xs RFX ayuda a impulsar genes que son preferentemente activos en las células ciliadas.
Los investigadores también demostraron que los genes RFX tienen un papel esencial en la audición. Los ratones que carecen de dos proteínas RFX comenzaron a perder sus células ciliadas y su audición aproximadamente dos semanas después del nacimiento. Después de tres meses, estos ratones estaban completamente sordos. Los investigadores concluyeron queLos reguladores de genes RFX, si bien no son cruciales al comienzo del desarrollo de las células ciliadas, son necesarios para la maduración de las células y la supervivencia a largo plazo
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Materiales proporcionado por NIH / Instituto Nacional de Sordera y Otros Trastornos de la Comunicación . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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