Исследовательская группа под руководством Эри Хашино, доктора философии.D., Рут С. Холтон, профессор отоларингологии Медицинской школы Университета Индианы, сообщил, что с помощью метода трехмерной клеточной культуры они смогли заставить стволовые клетки развиться в сенсорный эпителий внутреннего уха, содержащий волосковые клетки, поддерживающие клетки и нейроны. которые обнаруживают звук, движения головы и гравитацию. Как сообщается, исследование было опубликовано в среду в журнале Nature.
Предыдущие попытки «вырастить» волосковые клетки внутреннего уха в стандартных системах культивирования клеток не дали результата отчасти из-за того, что необходимые сигналы для развития пучков волос – отличительного признака сенсорных волосковых клеток и структуры, критически важной для обнаружения слуховых или вестибулярных сигналов – являются отсутствует в плоской чашке для культивирования клеток. Но, доктор.
Хашино сказал, что команда определила, что клетки необходимо суспендировать в виде агрегатов в специальной культуральной среде, которая обеспечивает среду, более похожую на ту, что обнаруживается в организме на раннем этапе развития.
Команда смоделировала процесс раннего развития с точно рассчитанным по времени использованием нескольких небольших молекул, которые побуждали стволовые клетки дифференцироваться от одной стадии к другой в предшественников внутреннего уха. Но трехмерная подвеска также обеспечивала важные механические сигналы, такие как натяжение из-за притяжения ячеек друг к другу, сказал Карл Р. Кёлер, Б.А., первый автор статьи и аспирант программы магистратуры по медицинской неврологии в Медицинской школе IU.
«Трехмерная культура позволяет клеткам самоорганизовываться в сложные ткани с использованием механических сигналов, которые обнаруживаются во время эмбрионального развития», – сказал Келер.
«Мы были удивлены, увидев, что как только стволовые клетки становятся предшественниками внутреннего уха и помещаются в трехмерную культуру, эти клетки ведут себя так, как если бы они знали не только, как стать разными типами клеток во внутреннем ухе, но и как это сделать. самоорганизуются в паттерн, удивительно похожий на естественное внутреннее ухо ", -. Хашино сказал. «Наша первоначальная цель состояла в том, чтобы создать прекурсоры внутреннего уха в культуре, но когда мы провели тестирование, мы обнаружили тысячи волосковых клеток в культуральной чашке."
Электрофизиологические испытания также подтвердили, что эти волосковые клетки, полученные из стволовых клеток, были функциональными и принадлежали к тому типу, который воспринимает гравитацию и движение. Более того, нейроны, подобные тем, которые обычно связывают клетки внутреннего уха с мозгом, также развивались в культуре клеток и были связаны с волосковыми клетками.
По словам исследователей, необходимы дополнительные исследования, чтобы определить, как могут развиваться клетки внутреннего уха, участвующие в слуховом восприятии, а также как эти процессы могут быть применены для развития клеток внутреннего уха человека.
Тем не менее, эта работа открывает дверь к лучшему пониманию процесса развития внутреннего уха, а также к созданию моделей для разработки новых лекарств или клеточной терапии для лечения расстройств внутреннего уха. Дополнительными исследователями, участвовавшими в работе, были Эндрю М. Микош, Б.S., Андрей I. Молош, к.D., и Дхармешкумар Патель, Ph.D., Медицинского факультета Университета Индианы.
Поддержка исследования была оказана грантами Национального института здравоохранения RC1DC010706, R01GM086544 и R01MH52619, стипендией Пола и Кэрол Старк по неврологии и стипендией Института клинических и трансляционных наук Индианы (NIH TL1RR025759).