《Nature》聽損細胞療法曙光?! 內耳毛細胞分化關鍵基因Tbx2終破解

日期2022-05-08
《Nature》聽損細胞療法曙光?! 內耳毛細胞分化關鍵基因Tbx2終破解 (圖片來源:網路)

美國時間4日,芝加哥費恩伯格醫學院(Feinberg School of Medicine)的研究團隊,首次發現Tbx2基因,是觸發內耳聽覺毛細胞(hair cell)發育的關鍵。由於目前尚未有能將幹細胞重新編程為毛細胞的技術,所以該基因功能的發現,為未來研發與毛細胞相關的聽損療法開啟了新希望。該研究發表於期刊《Nature》。

內耳用來感知聲音的毛細胞,可分成「內毛細胞」(IHC)和「外毛細胞」(OHC)兩種。內毛細胞的主要功能為傳遞聲音訊號;外毛細胞則可局部放大聲音,增加靈敏度及頻率解析度。

過去研究顯示,有幾項基因與OHC的特異性分化有關,但尚未發現觸發IHC分化的基因。其中,轉錄因子INSM1胚胎中,會先分化為OHC,並阻止其變為IHC;若缺乏INSM1,胚胎的OHC會錯誤表現出特定的IHC基因。

而在此項研究中,研究人員發現,從胚胎的IHC中去除Tbx2基因,會使它們表現出包括INSM1在內的早期OHC基因,並進一步發育並成為成熟的OHC;當胚胎中缺乏INSM1和Tbx2時,僅會產生OHC,這顯示,Tbx2是能讓缺乏INSM1的「異常OHC」,轉變為IHC所必需的。

此外,他們還發現,動物出生後若從IHC中去除Tbx2基因,則會使它們轉變為成熟的OHC;反之,OHC中若表現Tbx2,則會將其轉變為IHC。

簡而言之,Tbx2基因就如同一個關鍵的「開關」,可以用來調節兩種毛細胞的分化:Tbx2表現會讓細胞成為IHC,若缺失該基因則會變為OHC。

論文第一作者Jaime García-Añoveros表示,動物發育出兩種毛細胞的能力,是由像雞尾酒般混合的多種基因所控制:ATOH1和GF1基因,是從非毛細胞中首先分化出毛細胞所必需;然後必須打開或關閉Tbx2,來區分其成為內/外毛細胞。

García-Añoveros指出,這項是目前首次發現,毛細胞發育有如此清晰的細胞「開關」機制。

由於目前,再生醫學領域的科學家已能生產出人造毛細胞,但仍無法控制其分化為哪種毛細胞,因此Tbx2基因,未來將有望成為一項前所未見工具,讓人類以基因工程方始,製造出內毛細胞或外毛細胞。

參考資料:

1.論文原文:https://www.nature.com/articles/s41586-022-04668-3

2.https://www.genengnews.com/topics/translational-medicine/master-genetic-switch-produces-distinct-hair-cells-in-the-ear/

(編譯/巫芝岳)