タンパク質の発見は、新しい難聴治療につながる可能性があります
マウスでの新しい遺伝子研究により、内耳で音波を拾う有毛細胞の発達を組織化するのに役立つ2つのタンパク質が特定されました。
メリーランド州ボルチモアにあるジョンズホプキンス医科大学の研究者は、彼らの発見が、損傷した有毛細胞から生じる難聴を逆転させる鍵を握ることができると信じています。
ジャーナルの最近の論文 eLife 調査の完全な説明を提供します。
「私たちの分野の科学者」とジョンズホプキンスの神経科学の准教授であるAngelikaDoetzlhofer博士は、「音を感知して伝達する有毛細胞の形成を引き起こす分子信号を長い間探していました」と述べています。
「これらの有毛細胞は難聴の主要なプレーヤーであり、それらがどのように発達するかについてもっと知ることは、損傷した有毛細胞を置き換える方法を見つけるのに役立ちます」と彼女は付け加えます。
哺乳類では、聞く能力は、音を検出する2種類の細胞に依存しています。内有毛細胞と外有毛細胞です。
どちらのタイプの有毛細胞も、内耳のらせん状のくぼみである蝸牛の内側に並んでいます。有毛細胞は、3列の外側細胞と1列の内側細胞からなる明確なパターンを形成します。
細胞は、殻のような構造を伝わるときに音波を感知し、その情報を脳に伝えます。
有毛細胞の発達と喪失
有毛細胞とそれらを脳に接続する神経の問題は、難聴の90％以上の原因です。
ほとんどの哺乳類や鳥は、失われた、または損傷した有毛細胞を自動的に置き換える能力を持っていますが、これは人間では起こりません。有毛細胞を失うと、難聴は元に戻せないようです。
胚発生中の蝸牛における有毛細胞の生成は、正確なタイミングと位置を含む高度に組織化された複雑なプロセスです。
このプロセスは、外側の蝸牛の未熟な細胞が完全に形成された有毛細胞に変化したときに始まります。
外側の蝸牛から、規則正しい変形は、スパイラルの内側の裏地に沿って波のように進行し、最も内側の領域に到達します。
科学者たちは有毛細胞の形成について多くのことを明らかにしましたが、「正確な細胞のパターン形成」を制御する分子信号は不明なままです。
信号は、「聴覚感覚の分化を促進し、その段階的なパターンを指示する」ために、プロセスの正しい部分を正しいタイミングでどのように発生させるのでしょうか。
シグナル伝達タンパク質と勾配
質問に答えようとするために、Doetzlhoferと彼女の同僚はマウス胚の蝸牛の発達を研究しました。彼らは、発達中の蝸牛における有毛細胞形成に役割を果たすシグナル伝達タンパク質を調査しました。
研究者が調査した2つのタンパク質、アクチビンAとフォリスタチンが注目を集めました。
彼らは、蝸牛スパイラルの内側に沿って、前駆細胞が成熟有毛細胞に変化する間に、2つのタンパク質のレベルがどのように変化するかを見ました。
タンパク質レベルは、発生パターンのタイミングと場所によって異なるように見えました。
アクチビンAレベルは、未成熟細胞が有毛細胞に発達し始めたときの蝸牛の最も外側の部分で低く、未成熟細胞がまだ形質転換し始めていないらせんの最も内側の部分で高かった。
著者らは、このような高から低へのタンパク質レベルの変化をシグナル伝達勾配と呼んでいます。
「シグナル伝達勾配は、胚発生中の成長と分化を制御する上で基本的な役割を果たします」と彼らは述べています。
2つのタンパク質は「反対の方法で機能する」
アクチビンAシグナル伝達勾配は一方向に進み、内側に向かう波で移動しましたが、フォリスタチンシグナル伝達勾配は、波が外側に移動するように反対方向に進みました。
「自然界では、アクチビンAとフォリスタチンが細胞を調節するために反対の方法で機能することを私たちは知っていました」とDoetzlhoferは説明します。
これらの発見は、2つのタンパク質が互いにバランスをとることによって蝸牛スパイラルに沿った有毛細胞の正確で繊細な発達を制御していることを示唆しているようです。
正常なマウスと遺伝子操作されたマウスの両方を使用したさらなる調査により、この概念が確認されました。
正常なマウスの蝸牛でアクチビンAを増やすと、有毛細胞の成熟が早すぎました。
逆に、有毛細胞は、フォリスタチンを過剰に産生するか、アクチビンAをまったく産生しない遺伝子操作マウスでは、形成が遅すぎました。その結果、蝸牛スパイラルの内側に有毛細胞の無秩序なパターンができました。
「アクチビンAとフォリスタチンの作用は、発達中に非常に正確なタイミングで行われるため、障害があると蝸牛の組織に悪影響を与える可能性があります。」
Angelika Doetzlhofer、Ph.D。
Doetzlhoferは、この発見が、有毛細胞の喪失により損なわれる聴覚を回復するための新しい治療法につながる可能性があることを示唆しています。
