2021年4月20日，生命科學(xué)領(lǐng)域著名期刊Cell Reports在線發(fā)表了題為“Generation of mature and functional hair cells by co-expression of Gfi1, Pou4f3, and Atoh1 in the postnatal mouse cochlea”的論文。此研究發(fā)現(xiàn)Gfi1與Pou4f3聯(lián)合調(diào)控能夠提高Atoh1誘導(dǎo)支持細(xì)胞轉(zhuǎn)分化為毛細(xì)胞的效率，同時(shí)促進(jìn)新生毛細(xì)胞的亞型分化和電生理功能成熟。這是感音神經(jīng)性聾生物學(xué)防治技術(shù)的重要進(jìn)展，在激活耳蝸毛細(xì)胞再生促進(jìn)聽(tīng)覺(jué)功能修復(fù)的道路上再下一城。

圖一 文章首頁(yè)

隨著人口的老齡化、現(xiàn)代工業(yè)化進(jìn)程帶來(lái)的噪音污染等危險(xiǎn)因素的加劇，感音神經(jīng)性聾的患病率呈顯著上升的趨勢(shì)，2019年WHO的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示全球聽(tīng)力障礙的人數(shù)為4.66億，占全球人口的5%以上。感音神經(jīng)性聾不僅給病人及其家庭帶來(lái)生理上和心理上的痛苦，而且給社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成嚴(yán)重影響。盡管遺傳、耳毒性藥物、感染、環(huán)境及老化等因素導(dǎo)致感音神經(jīng)性聾的途徑不同，但耳蝸感覺(jué)毛細(xì)胞損傷和（或）丟失是感音神經(jīng)性聾的根本致病原因。哺乳動(dòng)物耳蝸毛細(xì)胞不能自發(fā)再生，激活耳蝸毛細(xì)胞再生從而促進(jìn)聽(tīng)覺(jué)功能修復(fù)是治療感音神經(jīng)性聾的理想途徑。

此前的研究表明，轉(zhuǎn)錄因子Atoh1是毛細(xì)胞發(fā)育分化調(diào)控的關(guān)鍵因子，在耳蝸支持細(xì)胞中上調(diào)Atoh1表達(dá)水平能夠促進(jìn)支持細(xì)胞向毛細(xì)胞的轉(zhuǎn)化，但新生毛細(xì)胞呈現(xiàn)出幼稚毛細(xì)胞的特征，并且不能長(zhǎng)期存活。要想達(dá)到聽(tīng)力修復(fù)，耳蝸新生毛細(xì)胞必須終末分化為內(nèi)毛細(xì)胞和外毛細(xì)胞并且功能成熟。為了實(shí)現(xiàn)毛細(xì)胞的功能性再生，復(fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院研究團(tuán)隊(duì)篩選了內(nèi)耳發(fā)育過(guò)程中對(duì)毛細(xì)胞成熟有關(guān)鍵作用的基因，發(fā)現(xiàn)Gfi1和Pou4f3基因?qū)γ?xì)胞的成熟和存活非常重要，提出科學(xué)假設(shè)：聯(lián)合調(diào)控Gfi1、Pou4f3能夠增強(qiáng)Atoh1誘導(dǎo)毛細(xì)胞分化的效率和促使新生毛細(xì)胞走向成熟。團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了同時(shí)高表達(dá)Atoh1、Pou4f3和Gfi1（簡(jiǎn)稱GPA）的轉(zhuǎn)基因小鼠，結(jié)合Fgrf3iCreER和Lgr5iCreER 轉(zhuǎn)基因小鼠品系，使用Cre-loxp系統(tǒng)誘導(dǎo)GPA在不同的支持細(xì)胞中高表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)與單上調(diào)Atoh1組相比，GPA組的新生毛細(xì)胞的數(shù)量大幅度顯著增加，說(shuō)明Gfi1和Pou4f3共表達(dá)提高了Atoh1誘導(dǎo)支持細(xì)胞轉(zhuǎn)分化的效率。GPA誘導(dǎo)產(chǎn)生的新生毛細(xì)胞能夠表達(dá)耳蝸內(nèi)毛細(xì)胞標(biāo)志物vGlut3和外毛細(xì)胞標(biāo)志物Prestin，提示GPA誘導(dǎo)的新生毛細(xì)胞更加成熟。進(jìn)一步，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)新生毛細(xì)胞的機(jī)械電轉(zhuǎn)導(dǎo)通道功能正常，并具有纖毛和神經(jīng)突觸。接下來(lái)，團(tuán)隊(duì)用膜片鉗記錄分析新生毛細(xì)胞的電生理學(xué)特征，發(fā)現(xiàn)新生內(nèi)毛細(xì)胞和固有內(nèi)毛細(xì)胞在發(fā)育過(guò)程中的電生理特征非常相似，新生毛細(xì)胞的鉀通道、鈣通道都具有功能，能夠釋放突觸囊泡，提示GPA過(guò)表達(dá)促進(jìn)了新生毛細(xì)胞的突觸發(fā)育和功能成熟。

圖二 聯(lián)合調(diào)控Gfi1、Pou4f3和Atoh1促進(jìn)新生毛細(xì)胞功能成熟

本研究由復(fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院李華偉教授、李文妍副主任醫(yī)師和東南大學(xué)柴人杰教授共同指導(dǎo)完成，陳巖副研究員、顧于燕博士和李益歌博士為論文的共同第一作者，李耕林教授指導(dǎo)完成電生理研究工作。該團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于內(nèi)耳發(fā)育、內(nèi)耳干細(xì)胞和毛細(xì)胞再生研究，深耕不輟，其系列研究成果為感音神經(jīng)性聾的臨床防治提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。