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联合调控Gfi1、Pou4f3和Atoh1促进成年小鼠耳蜗毛细胞再生和功能成熟

批准号:
82071049
项目类别:
面上项目
资助金额:
54.0 万元
负责人:
陈岩
依托单位:
学科分类:
听觉异常与平衡障碍
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈岩

项目摘要

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中文摘要
激活耳蜗毛细胞再生从而重建听觉功能是治疗感音神经性聋的理想途径。耳蜗新生毛细胞不能终末分化为具有功能的毛细胞是该领域的难点和亟待解决的问题。上调Atoh1表达水平能够促进耳蜗支持细胞转分化为毛细胞,但是新生毛细胞缺少成熟毛细胞的形态学和电生理特征。在预实验中,我们在幼年期支持细胞中同时上调Gfi1、Pou4f3和Atoh1(简称GPA)的表达水平不仅能够提高Atoh1诱导的支持细胞转分化效率,而且能够促进新生毛细胞的亚型分化和功能成熟。本项目拟借助条件性转基因小鼠和耳聋模型,在不同亚型的耳蜗支持细胞中上调GPA表达水平,研究联合调控GPA能否促进成年小鼠耳蜗毛细胞再生和听觉修复。拟采用单细胞测序方法分析不同成熟阶段毛细胞的转录组差异,鉴定与毛细胞功能成熟相关的关键基因和信号通路,阐明联合调控GPA促进新生毛细胞成熟的机制,为临床上应用毛细胞再生策略治疗耳聋奠定实验基础。
英文摘要
Sensorineural hearing loss is permanent because the mammalian cochlea cannot spontaneously regenerate functional hair cells (HCs) after damage. Multiple studies have shown that ectopic upregulation of Atoh1 expression alone or combined with Notch inhibition, Wnt activation, p27Kip1 deletion, and Myc/NICD co-activation can convert supporting cells (SCs) into HCs. However, none of the newly generated HCs converted by Atoh1 expression express the mature/terminal inner HC (IHC) marker vesicular glutamate transporter 3 (vGlut3) or the mature/terminal outer HC marker molecular motor Prestin, nor do they show biophysical maturation as evaluated by electrophysical recordings. In the preliminary experiment, we found that upregulating the expression levels of Gfi1, Pou4f3 and Atoh1 (GPA) in the supporting cells from young postnatal mice could not only enhance the Atoh1-induced SC-HC trans-differentiation, but also promote the subtype differentiation and maturation of newborn hair cells. The electrophysiological characteristics of these newborn hair cells and the possibility of promoting adult hair cell regeneration and hearing repair by upregulation of GPA require further research. In this project, we will overexpress GPA in different subtypes of cochlear support cells using several supporting cell tracing mouse lines and hearing loss mouse model, examine the quantity, morphological features, and synapse formation of new hair cells by immunofluorescence staining, detect the biophysical features of new hair cells by electrophysical recording, and explore the hearing function recovery of mouse upon damage. This study has profound scientific value and shed light on the treatment of sensorineural hearing loss by providing solid experimental evidence.
激活耳蜗毛细胞再生从而重建听觉功能是治疗感音神经性聋的理想途径。耳蜗新生毛细胞不能终末分化为具有功能的毛细胞是该领域的难点和亟待解决的问题。上调Atoh1表达水平能够促进耳蜗支持细胞转分化为毛细胞,但是新生毛细胞缺少成熟毛细胞的形态学和电生理特征。我们在耳蜗毛细胞的特定发育阶段持续表达Atoh1,发现耳蜗毛细胞中Atoh1持续表达影响毛细胞成熟和存活,导致毛细胞数量逐渐丢失并造成听力障碍,说明Atoh1表达的适当时机对内耳毛细胞亚型分化、存活和功能至关重要。为了对抗Atoh1持续表达对新生毛细胞的不利影响,我们联合调控了2个能够促进毛细胞成熟和存活的基因,Pou4f3和Gfi1。实验结果显示Gfi1和Pou4f3共表达提高了Atoh1诱导支持细胞转分化的效率, 并促进新生毛细胞功能成熟。Gfi1、Pou4f3和 Atoh1(简称GPA)诱导产生的新生毛细胞能够表达成熟耳蜗毛细胞(内毛细胞和外毛细胞)的特异性分子标记物vGlut3和Prestin,具备成熟毛细胞的纤毛结构、囊泡释放功能和电生理特征。在vGlut3-DTR耳蜗内毛细胞特异性杀伤模型中,GPA联合调控能够促进小鼠耳蜗内毛细胞的原位再生。然而,上调GPA无法促进成年小鼠耳蜗毛细胞再生,这可能跟成年小鼠的支持细胞老化有关,后续研究需要联合采用促进支持细胞年轻化的措施。此外,我们证实p27-P2A-iCreERT2敲入转基因小鼠能够靶向耳蜗感觉上皮所有类型的支持细胞,可用于成年耳蜗毛细胞再生的研究工作;p27可能在前庭毛细胞亚型分化、成熟和功能获取中发挥作用。在本项目的支持下,发表 SCI 论文 7篇,其中影响因子大于 5的文章5篇,中科院分区一区文章 3 篇。培养研究生2名。获得科技奖励1项,发明专利1项。
下调Smoothened信号通过调控耳蜗毛细胞铁死亡发挥听力保护的作用及机制
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    52万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    陈岩
  • 依托单位:
联合调控Shh和Wnt/β-catenin信号通路促进小鼠耳蜗毛细胞再生的作用及其机制研究
  • 批准号:
    81771010
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    56.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    陈岩
  • 依托单位:
调控Wnt/β-catenin信号通路对耳蜗毛细胞保护作用及其机制研究
  • 批准号:
    81570911
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    陈岩
  • 依托单位:
转染Bmi-1促进成年哺乳动物耳蜗毛细胞再生
  • 批准号:
    81100709
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    陈岩
  • 依托单位:
国内基金
海外基金