耳蝸類(lèi)器官的重大進(jìn)展

全SHI界大約有1/10的人聽(tīng)力有障礙，特別是老年人。在我國，新生嬰兒中約有3萬(wàn)名嬰兒有耳聾的問(wèn)題，大約有60%是由先天因素引起。通常人們采用助聽(tīng)器、人工耳蝸的方法來(lái)獲得部分聽(tīng)力，但是并不能根源上解決問(wèn)題。

近年來(lái)火熱的類(lèi)器官研究，為耳聾問(wèn)題提供了很好的研究模型和方向。通過(guò)人或小鼠多能干細胞（iPSC） 誘導內耳類(lèi)器官，然后進(jìn)行3D細胞培養，建立模型，模擬疾病行為，進(jìn)一步篩選合適的藥物來(lái)進(jìn)行治療。

最近，復旦大學(xué)醫學(xué)神經(jīng)生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室的夏明宇等科學(xué)家在《Stem Cell Reports》雜志上發(fā)表題為“Generation of innervated cochlear organoid recapitulates early development of auditory unit"，該研究建立3D共培養系統，培養耳蝸類(lèi)器官，在形態(tài)學(xué)和生理學(xué)上進(jìn)行了一系列的檢查，確證類(lèi)器官內細胞和突觸的功能，建立了感音神經(jīng)性耳聾復合類(lèi)器官的研究平臺。

上述研究通過(guò)3D類(lèi)器官培養技術(shù)SHOU次重編程耳蝸祖細胞（CPC），填BU了外周聽(tīng)覺(jué)回路穩健模型的空白，這些增殖祖細胞是Wnt響應的LGR5支持細胞（SC），增殖時(shí)效性長(cháng)，對人工耳蝸HC的分化誘導力強，促進(jìn)神經(jīng)突從SGN的生長(cháng)。

  為了提高CPCs自我更新能力，研究人員同通過(guò)篩選發(fā)育過(guò)程中的靶向因子，獲取CPCs擴增最佳條件，同時(shí)，對擴增培養基進(jìn)行單一變量原則進(jìn)行對照試驗，結果發(fā)現擴增培養基中的每種組分對LGR5 CPCs的最佳擴增條件至關(guān)重要。

培養系統中單個(gè)CPC生成人工耳蝸類(lèi)器官

  同時(shí)，研究人員對新型擴增培養基進(jìn)行了重新評估，發(fā)現先天性HC在早期傳代期間基因穩定，因為擴增培養基的有效化合成分被激活為增殖狀態(tài)。對比CPC擴增培養基中的其他成分對培養的LGR5祖細胞轉錄組特征的影響，結果發(fā)現，該成分組合將LGR5祖細胞重新編程到相對較早的階段。根據對內耳組織的生理影響，發(fā)現先天性HC也可以被這些有效化合成分激活成增殖狀態(tài)，并且這些類(lèi)器官在早期傳代期間保持基因穩定性。

擴增組分的再生效應和穩定擴增類(lèi)器官的表征

  研究人員通過(guò)分期3D共培養系統，生成具有功能的神經(jīng)支配類(lèi)器官，再進(jìn)行單細胞RNA測序（scRNA-seq），早期分化和晚期分化，觀(guān)察細胞比例的動(dòng)態(tài)變化，發(fā)現LGR5 表達逐漸降低，HC 標記基因表達增加。通過(guò)對類(lèi)器官中表達豐富的細胞類(lèi)型特異性TF的研究發(fā)現，發(fā)育中的類(lèi)器官HC的遺傳特征與早期發(fā)育過(guò)程中的耳蝸HC相似。再通過(guò)對分化不同階段HC進(jìn)行纖毛形態(tài)學(xué)觀(guān)察、離子通道電生理研究、鈣離子成像技術(shù)突觸功能分析，進(jìn)一步明確了該類(lèi)器官更接近耳蝸類(lèi)器官，同時(shí)毛細胞和螺旋神經(jīng)元之間具備功能性突觸連接。

類(lèi)器官中的 HC 概括了出生后耳蝸 HC 的形態(tài)和電生理特征

 在本研究中，研究人員開(kāi)發(fā)了一種優(yōu)化的方案來(lái)生成神經(jīng)支配的耳蝸類(lèi)器官，該類(lèi)器官具有耳蝸感覺(jué)上皮和功能性HC-SGN回路的主要細胞類(lèi)型。本研究開(kāi)發(fā)了一種通過(guò)及時(shí)調節與耳蝸發(fā)育相關(guān)的多種信號通路來(lái)建立功能性耳蝸神經(jīng)支配類(lèi)器官的方案。此類(lèi)器官模型可用于破譯CPCs增殖背后的機制，作為篩選耳蝸中藥物或遺傳載體的工具來(lái)造福聽(tīng)障患者。

 近年來(lái)，3D類(lèi)器官在疾病模型、藥效評估、器官YI植等方面的應用越來(lái)越火熱，3D類(lèi)器官培養基也隨之上市。北京百奧創(chuàng )新科技有限公司提供各類(lèi)器官的3D培養基，助力3D類(lèi)器官的應用。