2022年9月18日，東南大學(xué)首席教授柴人杰團(tuán)隊(duì)在國(guó)際著名期刊Advanced Science (IF=17.521)上在線(xiàn)發(fā)表了題為“Ti3C2TxMXene Composite 3D Hydrogel Potentiates mTOR signaling to Promote the Generation of Functional Hair Cells in Cochlea Organoids”的研究論文。在本研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)了促進(jìn)耳蝸類(lèi)器官（Cochlea-Orgs）毛細(xì)胞再生的新方法，并闡明了MXene促進(jìn)功能性毛細(xì)胞再生的新機(jī)制。柴人杰教授為本論文唯一通訊作者。柴人杰教授課題組博士生張重為該論文的第一作者，博士生高珊和胡楊楠為該論文的共同第一作者。論文鏈接：https://doi.org/10.1002/advs.202203557。

    聽(tīng)覺(jué)上皮是由具有機(jī)械感覺(jué)能力的毛細(xì)胞（hair cells）和非感覺(jué)能力的支持細(xì)胞（supporting cells）組成的。毛細(xì)胞感知由聲波或物理運(yùn)動(dòng)引起的機(jī)械振動(dòng)并轉(zhuǎn)化為生物信號(hào)，經(jīng)過(guò)神經(jīng)元傳遞到聽(tīng)覺(jué)皮層，產(chǎn)生聽(tīng)覺(jué)。耳蝸毛細(xì)胞的退化是感音神經(jīng)性聽(tīng)力損失的主要誘因，成年人的內(nèi)耳毛細(xì)胞一旦損失，無(wú)法再生。據(jù)世界衛(wèi)生組織報(bào)道（WHO），感音神經(jīng)性聽(tīng)力損失已經(jīng)成為全球最常見(jiàn)的健康問(wèn)題之一，在老年群體中尤其嚴(yán)重。因此，毛細(xì)胞再生的相關(guān)研究對(duì)治療聽(tīng)力損失至關(guān)重要。

本研究中，利用Ti3C2TxMXene調(diào)節(jié)了Matrigel水凝膠的理化特征，表現(xiàn)出優(yōu)異的生物相容性。研究發(fā)現(xiàn)MXene-Matrigel復(fù)合水凝膠能夠調(diào)節(jié)耳蝸類(lèi)器官（Cochlea-Orgs）的生長(zhǎng)，尤其是促進(jìn)耳蝸類(lèi)器官毛細(xì)胞的再生和成熟。與Matrigel中的毛細(xì)胞相比，MXene-Matrigel中再生的毛細(xì)胞表現(xiàn)出更好的電生理特性，一些特征不亞于體內(nèi)原位毛細(xì)胞。研究人員進(jìn)一步闡明了MXene-Matrigel通過(guò)激活mTOR信號(hào)通路以促進(jìn)毛細(xì)胞的再生，而抑制mTOR信號(hào)通路會(huì)抑制毛細(xì)胞的分化。此外，本研究還開(kāi)發(fā)了耳蝸類(lèi)器官和蝸軸神經(jīng)元的共培養(yǎng)體系，并應(yīng)用MXene-Matrigel促進(jìn)了再生毛細(xì)胞與螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元（SGNs）建立神經(jīng)支配，以及提高突觸的形成效率。本研究克服了傳統(tǒng)類(lèi)器官培養(yǎng)系統(tǒng)的一些局限性，促進(jìn)了耳蝸類(lèi)器官發(fā)育、成熟和毛細(xì)胞體外再生方面的研究。

本研究得到了中國(guó)科學(xué)院“器官重建與制造”A類(lèi)戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃干細(xì)胞及轉(zhuǎn)化研究重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目等的資助。