Tot mai aproape de un tratament pentru surditate
Pierderea auzului (hipoacuzia) are reputaţia de a fi adesea o afecţiune ireversibilă, deoarece celulele auditive senzoriale unice din urechea internă, care facilitează auzul uman, nu se regenerează. Cu toate acestea, noi cercetări de pionierat din Los Angeles sugerează că medicina modernă ar putea, într-o bună zi, să dezvolte tratamente regenerative pentru auz, care ar putea vindeca surditatea.
În cadrul a două noi studii, ambele finanţate parţial de Institutele Naţionale de Sănătate (NIH), din Statele Unite, oamenii de ştiinţă care lucrează în domeniul celulelor stem de la universitatea California de Sud explică de ce simţul auditiv uman este atât de delicat, şi cum ar putea cercetătorii să creeze noi tratamente pentru auz, folosind aceste celule.
„În celulele de susţinere nesenzoriale ale urechii interne, genele cheie necesare pentru transformarea în celule senzoriale sunt oprite printr-un proces cunoscut sub numele de ‘reducere la tăcere epigenetică’. Studiind modul în care genele sunt dezactivate, începem să înţelegem cum le-am putea activa din nou pentru a regenera auzul”, a declarat într-un comunicat al universităţii, John Duc Nguyen, primul autor al uneia dintre lucrări, publicate în revista online, Proceedings of the National Academy of Sciences – PNAS.
Cel de-al doilea studiu a explorat când şi cum se dezvoltă în primul rând capacitatea de a forma celule auditive senzoriale în urechea internă, observând şi descriind două gene specifice care pot fi utile pentru regenerarea auzului la adulţi.
„Ne-am concentrat asupra genelor Sox4 şi Sox11, deoarece am constatat că acestea sunt necesare pentru formarea celulelor auditive senzoriale în timpul dezvoltării”, explică primul autor al lucrării, Emily Xizi Wang, care lucrează la o companie de biotehnologie, Atara Biotherapeutics.
Un mod cheie prin care genele se opresc sau sunt „reduse la tăcere” implică compuşi chimici numiţi grupări metil, care se leagă de ADN, făcându-l inaccesibil, într-un proces numit metilarea ADN.
Acest subiect este punctul central al cercetării. Cu alte cuvinte, atunci când ADN-ul însărcinat cu instruirea unei celule pentru a deveni o celulă senzorială auditivă este metilat, celula nu poate accesa aceste instrucţiuni.
Prin intermediul unor experimente efectuate cu celule de sprijin nesenzoriale, extrase din urechile interne ale şoarecilor, cercetătorii au reuşit să confirme că metilarea ADN-ului reduce într-adevăr la tăcere genele cunoscute pentru a promova transformarea în celule auditive senzoriale.
Mai exact, gena Atoh1 este considerată un „reglator principal” al dezvoltării urechii interne.
Este important faptul că o enzimă numită TET poate elimina grupările metil din ADN, inversând, în consecinţă, reducerea la tăcere a genei şi restabilind capacitatea celulelor de susţinere de a se transforma în celule ciliate senzoriale.
Astfel, atunci când cercetătorii au blocat activitatea TET, celulele de sprijin şi-au păstrat metilarea ADN-ului, şi, prin urmare, nu s-au putut transforma în celule ciliate senzoriale în experimentele de laborator, în vase Petri.
În timpul unui experiment separat, echipa de cercetare a testat gradul de reducere la tăcere a genelor în celulele de susţinere, la un şoarece cu surditate cronică.
Această abordare a dus la descoperirea faptului că reducerea la tăcere a genelor a fost parţial inversată, ceea ce indică faptul că celulele de susţinere şi-au recăpătat capacitatea de a răspunde la semnale pentru a se transforma în celule auditive senzoriale.
Aceste rezultate au implicaţii majore; pierderea celulelor auditive senzoriale în sine ar putea inversa parţial reducerea la tăcere a genelor în celulele de susţinere la persoanele cu surditate cronică.
Dacă acest lucru este adevărat, autorii studiului explică faptul că celulele de sprijin ale persoanelor cu surditate cronică ar putea fi deja „pregătite în mod natural” să se transforme în celule auditive senzoriale.
Pentru cel de-al doilea studiu, echipa a analizat când şi cum celulele progenitoare care se găsesc în urechea internă dobândesc capacitatea de a forma celule auditive senzoriale.
Cercetătorii au precizat momentul în care celulele progenitoare dobândesc această capacitate la şoareci, respectiv între zilele 12 şi 13,5 de dezvoltare embrionară.
În această fereastră de timp, celulele progenitoare dobândesc capacitatea de a răspunde la semnalele emise de gena Atoh1, care declanşează formarea de celule auditive senzoriale mai târziu în dezvoltare.
Ce determină celulele progenitoare să răspundă la Atoh1? O pereche de gene suplimentare, Sox4 şi Sox11, care schimbă starea acestor celule.
La şoarecii embrionari cărora le lipsesc Sox4 şi Sox11, celulele progenitoare din urechea internă nu reuşesc să se dezvolte în celule auditive senzoriale.
Mai exact, pierderea Sox4 şi Sox11 a făcut ca ADN-ul celulelor lor să devină inaccesibil.
Acest efect este destul de asemănător cu metilarea ADN-ului. Cu ADN-ul inaccesibil, celulele progenitoare nu pot răspunde la semnalele genei Atoh1.
Cu toate acestea, nivelurile ridicate de activitate Sox4 şi Sox11 au stimulat celulele progenitoare de şoarece şi celulele de susţinere pentru a forma celule auditive senzoriale într-un vas Petri.
Într-o notă promiţătoare, la şoarecii cu celule senzoriale deteriorate în urechea internă, nivelurile ridicate de activitate Sox4 şi Sox11 au părut să crească procentul de celule de sprijin vestibulare care se convertesc în celule receptoare senzoriale (de la 6% la 40%).
„Suntem entuziasmaţi să continuăm să explorăm mecanismele prin care celulele din urechea internă dobândesc capacitatea de a se diferenţia ca celule senzoriale în timpul dezvoltării, şi modul în care acestea pot fi folosite pentru a promova recuperarea celulelor auditive senzoriale în urechea internă matură”, conchide Ksenia Gnedeva, autorul corespondent al lucrării, care este în prezent profesor asistent în cadrul Departamentului de Otorinolaringologie – Chirurgie a capului şi gâtului, precum şi în cadrul Departamentului de biologie a celulelor stem şi medicină regenerativă, la USC.
news.ro
