耳聾是新生兒中最常見的感覺障礙，大約1000個(gè)孩子中就有一個(gè)出生時(shí)聽力損失，或者在兒童早期發(fā)展成聽力損失，給個(gè)人，家庭和生活帶來沉重負(fù)擔(dān)。

這些病例中有一半是由遺傳因素造成的，通常情況下，這種類型的耳聾與一種名為“縫隙連接β2(GJB2)”的基因突變有關(guān)，該基因編碼一種名為“連接蛋白26(CX26)”的蛋白質(zhì)。這種蛋白質(zhì)存在于耳蝸的細(xì)胞中，耳蝸是內(nèi)耳的聽力部分。治療GJB2相關(guān)耳聾的一種方法是復(fù)制功能正常的耳蝸細(xì)胞，并將它們引入內(nèi)耳。

Junteno大學(xué)的研究人員在《人類分子遺傳學(xué)》雜志上報(bào)告表示，干細(xì)胞技術(shù)可以用來開發(fā)針對這種常見突變相關(guān)的耳聾的治療方法。利用干細(xì)胞技術(shù)，他們成功地復(fù)制了耳蝸支持細(xì)胞，這是一種已知含有CX26蛋白的細(xì)胞。?

01干細(xì)胞分化成耳蝸細(xì)胞

此前，該研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)建立了GJB2相關(guān)耳聾的小鼠模型，并證明GJB2的突變導(dǎo)致耳蝸CX26/CX30大分子復(fù)合物的嚴(yán)重破壞和細(xì)胞間縫隙連接通訊(GJIC)的降低[1]。因此，形成具有CX26GJPs的耳蝸細(xì)胞可能是遺傳性耳聾治療的最重要靶點(diǎn)。

然而，耳蝸解剖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不容易從外部接觸到，而且目標(biāo)細(xì)胞數(shù)量很少，比其他感覺器官更難研究。此外，由于耳蝸充滿淋巴，活體檢查或直接給藥等侵入性操作可能導(dǎo)致不可逆轉(zhuǎn)的聽力損失。因此，干細(xì)胞，例如誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSC)等，是研究內(nèi)耳疾病的分子機(jī)制以及產(chǎn)生細(xì)胞替代療法的重要工具。

圖片來自文獻(xiàn)2

在本研究中，研究人員獲得了具有耳蝸支持細(xì)胞特性的人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞來源的功能性CX26縫隙連接形成細(xì)胞(ICX26GJCs)。這些iCX26GJCs在細(xì)胞-細(xì)胞邊界形成縫隙連接斑塊狀結(jié)構(gòu)，并表達(dá)多個(gè)標(biāo)記，這些標(biāo)記同樣在耳蝸支持細(xì)胞中表達(dá)。此外，他們還從兩名亞洲最常見的GJB2突變患者的誘導(dǎo)多能干細(xì)胞中產(chǎn)生了ICX26GJCs，這些細(xì)胞復(fù)制了GJB2相關(guān)耳聾的病理變化。這些體外模型可能有助于建立GJB2相關(guān)耳聾的最佳治療方案和藥物篩選。

02細(xì)胞技術(shù)在耳聾領(lǐng)域的研究與應(yīng)用

這一研究結(jié)果為干細(xì)胞技術(shù)在遺傳性耳聾領(lǐng)域的研究和應(yīng)用做了鋪墊。截至目前，Pubmed網(wǎng)站上搜索干細(xì)胞與耳聾相關(guān)研究，可發(fā)現(xiàn)其熱度近年來顯著增加，這也表明了干細(xì)胞在耳聾治療上所展示出的巨大前景。以下為1973年-2021年6月干細(xì)胞與耳聾相關(guān)研究熱度統(tǒng)計(jì)圖：

圖片來自Pubmed

國外開展的一項(xiàng)研究[3]驗(yàn)證了干細(xì)胞分化而成的神經(jīng)前體細(xì)胞的電生理功能，結(jié)果顯示能檢測出單動作電位，而后將其移植到聽神經(jīng)病動物模型中，觀察到細(xì)胞遷移，分化，還能恢復(fù)部分損失的聽力，平均聽覺閾值改善。

圖片來自文獻(xiàn)[3]

此外，還有研究顯示[4]：將干細(xì)胞注入耳蝸受損小鼠，結(jié)果顯示干細(xì)胞遷移至受損耳蝸中，并可分化為相應(yīng)耳蝸細(xì)胞結(jié)構(gòu)。

圖片來自文獻(xiàn)[4]

在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域，2018年我國科學(xué)家結(jié)合3D打印技術(shù)和細(xì)胞培育技術(shù)，為5名先天性小耳畸形兒童種植了新耳朵。這是一項(xiàng)開創(chuàng)先河的研究！這一成果發(fā)表在《EBioMedicine》雜志上。參與這項(xiàng)試驗(yàn)的5名兒童年齡在6歲至9歲之間，全部患有單邊小耳癥。研究人員使用CT掃描和3D打印來構(gòu)建可生物降解的支架，這些支架可用于復(fù)制患者健康耳朵的精確3D結(jié)構(gòu)。研究人員從每位患者的小耳軟骨中獲取軟骨細(xì)胞后，將這些細(xì)胞接種至支架上，并培養(yǎng)三個(gè)月。

DOI: 10.1016/j.ebiom.2018.01.011

• 一旦形成特定的耳朵形狀，研究人員便將其植入患者身上，以重建耳朵。他們發(fā)現(xiàn)，在所有病例中，4例在新生耳植入術(shù)6個(gè)月后軟骨形成明顯，其中3例患者新耳朵的形狀、大小和棱角與另一只健康耳朵匹配度高。進(jìn)一步隨訪發(fā)現(xiàn)，“種植”的新耳朵結(jié)構(gòu)保持完好，不過其中兩例在手術(shù)后出現(xiàn)輕微的扭曲。
  

小結(jié)

耳聾對患者，家庭及社會造成巨大影響，傳統(tǒng)治療方法效果有限，目前干細(xì)胞已在耳聾治療上展露頭角，未來仍然需要解決如何更好誘導(dǎo)干細(xì)胞朝耳蝸細(xì)胞定向分化，以及開展更多的臨床研究來證實(shí)其功能。隨著干細(xì)胞在耳聾治療方面研究的進(jìn)一步開展，相信其一定會成為耳聾治療的一大法寶，讓耳聾患者重獲聽力！

?參考文獻(xiàn)：

[1] Guo X, Gotoh S, Sugitani Y, Yamanaka H, Ito-Kawashima S, Iizuka T, Sakurai T, Noda T, Minowa O, Ikeda K. Assembly of the cochlear gap junction macromolecular complex requires connexin 26. J Clin Invest. 2014 Apr;124(4):1598-607.

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[2] Fukunaga I, Oe Y, Danzaki K, Ohta S, Chen C, Shirai K, Kawano A, Ikeda K, Kamiya K. Modeling gap junction beta 2 gene-related deafness with human iPSC. Hum Mol Genet. 2021 May 17:ddab097.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33997905/

[3] Chen W, Jongkamonwiwat N, Abbas L, Eshtan SJ, Johnson SL, Kuhn S, Milo M, Thurlow JK, Andrews PW, Marcotti W, Moore HD, Rivolta MN. Restoration of auditory evoked responses by human ES-cell-derived otic progenitors. Nature. 2012 Oct 11;490(7419):278-82.

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[4] Parker MA, Corliss DA, Gray B, Anderson JK, Bobbin RP, Snyder EY, Cotanche DA. Neural stem cells injected into the sound-damaged cochlea migrate throughout the cochlea and express markers of hair cells, supporting cells, and spiral ganglion cells. Hear Res. 2007 Oct;232(1-2):29-43.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17659854/