Investigadores diseñan un mapa de desarrollo de la estructura de detección de sonido en el oído interno de ratones

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Revisado por James Ives, M.Psych. (Editor) – Un equipo de investigadores ha generado un mapa de desarrollo de una estructura clave de detección de sonido en el oído interno del ratón.

Los científicos del Instituto Nacional de Sordera y Otros Trastornos de la Comunicación (NIDCD), parte de los Institutos Nacionales de Salud, y sus colaboradores analizaron datos de 30,000 células de la cóclea del ratón, la estructura en forma de caracol del oído interno.

Los resultados proporcionan información sobre los programas genéticos que impulsan la formación de células importantes para detectar sonidos. El estudio también arroja luz específicamente sobre la causa subyacente de la pérdida auditiva relacionada con el síndrome de Ehlers-Danlos y el síndrome de Loeys-Dietz.

Los datos del estudio se comparten en una plataforma única abierta a cualquier investigador, creando un recurso sin precedentes que podría catalizar futuras investigaciones sobre la pérdida auditiva.

Dirigido por Matthew W. Kelley, Ph.D., jefe de la Sección de Neurociencia del Desarrollo en el NIDCD, el estudio apareció en línea en Nature Communications . El equipo de investigación incluye investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland, Baltimore; Decibel Therapeutics, Boston; y King’s College London.

“A diferencia de muchos otros tipos de células en el cuerpo, las células sensoriales que nos permiten escuchar no tienen la capacidad de regenerarse cuando se dañan o enferman”, dijo la directora del NIDCD, Debara L. Tucci, MD, quien también es otorrinolaringológica. cirujano de cabeza y cuello.

“Al aclarar nuestra comprensión de cómo se forman estas células en el oído interno en desarrollo, este trabajo es un activo importante para los científicos que trabajan en terapias basadas en células madre que pueden tratar o revertir algunas formas de pérdida auditiva del oído interno”.

En los mamíferos, los principales transductores de sonido son las células ciliadas, que se extienden a través de una delgada cinta de tejido (el órgano de Corti) que se extiende a lo largo de la cóclea enrollada.

Hay dos tipos de células ciliadas, células ciliadas internas y células ciliadas externas, y son sostenidas estructural y funcionalmente por varios tipos de células de soporte.

Durante el desarrollo, un grupo de células progenitoras casi idénticas da lugar a estos diferentes tipos de células, pero los factores que guían la transformación de los progenitores en células ciliadas no se comprenden completamente.

Para obtener más información sobre cómo se forma la cóclea, el equipo de Kelley aprovechó un método llamado secuenciación de ARN de células individuales. Esta poderosa técnica permite a los investigadores analizar los patrones de actividad genética de las células individuales.

Los científicos pueden aprender mucho sobre una célula a partir de su patrón de genes activos porque los genes codifican proteínas, que definen la función de una célula. Los patrones de actividad genética de las células cambian durante el desarrollo o en respuesta al medio ambiente.

” Solo hay unos pocos miles de células ciliadas en la cóclea, y están agrupadas juntas en un mosaico complejo, una disposición que hace que las células sean difíciles de aislar y caracterizar. La secuenciación de ARN de una sola célula nos ha proporcionado una herramienta valiosa para rastrear los comportamientos de las células individuales a medida que toman su lugar en la intrincada estructura de la cóclea en desarrollo “. – Matthew W. Kelley, PhD., Jefe de Neurociencia del Desarrollo, NIH / Instituto Nacional de Sordera y Otros Trastornos de la Comunicación –

Sobre la base de su trabajo anterior en 301 células, el equipo de Kelley se propuso examinar los perfiles de actividad genética de 30,000 células de cócleas de ratón recolectadas en cuatro puntos temporales, comenzando con el día 14 de desarrollo embrionario y terminando con el séptimo día postnatal.

En conjunto, los datos representan un vasto catálogo de información que los investigadores pueden usar para explorar el desarrollo coclear y estudiar los genes que subyacen a las formas heredadas de discapacidad auditiva.

El equipo de Kelley se centró en uno de esos genes, Tgf? R1, que se ha relacionado con dos afecciones asociadas con la pérdida de audición, el síndrome de Ehlers-Danlos y el síndrome de Loeys-Dietz.

Los datos mostraron que Tgf? R1 es activo en los precursores de las células ciliadas externas desde el día 14 del desarrollo embrionario, lo que sugiere que el gen es importante para iniciar la formación de estas células.

Para explorar el papel de Tgf? R1, los investigadores bloquearon la actividad de la proteína Tgf? R1 en las cócleas de embriones de ratón de 14.5 días de edad.

Cuando examinaron las cócleas cinco días después, vieron menos células ciliadas externas en comparación con las cócleas embrionarias de ratones que no habían sido tratadas con el bloqueador Tgf? R1.

Este hallazgo sugiere que la pérdida auditiva en personas con mutaciones de Tgf? R1 podría provenir de la formación de células ciliadas externas deterioradas durante el desarrollo.

El estudio reveló ideas adicionales sobre las primeras etapas del desarrollo coclear. Las vías de desarrollo de las células ciliadas internas y externas divergen desde el principio; Los investigadores observaron distintos patrones de actividad genética en el momento más temprano del estudio, el día 14 del desarrollo embrionario.

Esto sugiere que los precursores de los que derivan estas células no son tan uniformes como se creía anteriormente. Se necesita investigación adicional sobre las células recolectadas en las primeras etapas para caracterizar los pasos iniciales en la formación de las células ciliadas.

En el futuro, los científicos podrán utilizar los datos para dirigir las células madre hacia el linaje de las células ciliadas, lo que ayudará a producir las células especializadas que necesitan para evaluar los enfoques de reemplazo celular para revertir algunas formas de pérdida auditiva.

Los resultados del estudio también representan un recurso valioso para la investigación sobre el mecanismo de la audición y cómo funciona mal en las formas congénitas de pérdida auditiva.

Los autores han puesto a disposición sus datos a través del portal gEAR (recurso de análisis de expresión génica), una plataforma basada en la web para compartir, visualizar y analizar grandes conjuntos de datos multómicos.

El portal es mantenido por Ronna Hertzano, MD, Ph.D., y su equipo en el Departamento de Otorrinolaringología y el Instituto de Ciencias del Genoma (IGS) de la Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland.

“Los datos de secuenciación de ARN de una sola célula son muy complejos y típicamente requieren una habilidad significativa para acceder”, dijo Hertzano.

“Al difundir los datos de este estudio a través del gEAR, estamos creando una ‘enciclopedia’ de los genes expresados ​​en el oído interno en desarrollo, transformando la base de conocimiento de nuestro campo y haciendo que esta información robusta sea abierta y comprensible para los biólogos y otros investigadores”.

Este comunicado de prensa describe un hallazgo de investigación básica. La investigación básica aumenta nuestra comprensión del comportamiento humano y la biología, que es fundamental para avanzar en nuevas y mejores formas de prevenir, diagnosticar y tratar enfermedades.

La ciencia es un proceso impredecible e incremental; Cada avance de la investigación se basa en descubrimientos pasados, a menudo de manera inesperada. La mayoría de los avances clínicos no serían posibles sin el conocimiento adquirido a través de la investigación básica.

Fuente: NIH / Instituto Nacional de Sordera y Otros Trastornos de la Comunicación

Referencia del diario: Kolla, L. y col . (2020) Caracterización del desarrollo del epitelio coclear del ratón a nivel de células individuales . Comunicaciones de la naturaleza . doi.org/10.1038/s41467-020-16113-y.

Vía: News-medical


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