柴人杰教授团队在耳蜗类器官功能性毛细胞再生方面取得重要进展

发布者:吴志龙发布时间:2022-09-19浏览次数:14

 2022918日,南大学首席教授柴人杰团队在国际著名期刊Advanced Science (IF=17.521)上在线发表了题为Ti3C2TxMXene Composite 3D Hydrogel Potentiates mTOR signaling to Promote the Generation of Functional Hair Cells in Cochlea Organoids的研究论文。在本研究中,研究人员发现了促进耳蜗类器官(Cochlea-Orgs)毛细胞再生的新方法,并阐明了MXene促进功能性毛细胞再生的新机制。柴人杰教授为本论文唯一通讯作者柴人杰教授课题组博士生张重为该论文的第一作者,博士生高珊和胡杨楠为该论文的共同第一作者。论文链接:https://doi.org/10.1002/advs.202203557

    听觉上皮是由具有机械感觉能力的毛细胞(hair cells)和非感觉能力的支持细胞(supporting cells)组成的。毛细胞感知由声波或物理运动引起的机械振动并转化为生物信号,经过神经元传递到听觉皮层,产生听觉。耳蜗毛细胞的退化是感音神经性听力损失的主要诱因,成年人的内耳毛细胞一旦损失,无法再生。据世界卫生组织报道(WHO),感音神经性听力损失已经成为全球最常见的健康问题之一,在老年群体中尤其严重。因此,毛细胞再生的相关研究对治疗听力损失至关重要。


本研究中,利用Ti3C2TxMXene调节了Matrigel水凝胶的理化特征,表现出优异的生物相容性。研究发现MXene-Matrigel复合水凝胶能够调节耳蜗类器官(Cochlea-Orgs)的生长,尤其是促进耳蜗类器官毛细胞的再生和成熟。与Matrigel中的毛细胞相比,MXene-Matrigel中再生的毛细胞表现出更好的电生理特性,一些特征不亚于体内原位毛细胞。研究人员进一步阐明了MXene-Matrigel通过激活mTOR信号通路以促进毛细胞的再生,而抑制mTOR信号通路会抑制毛细胞的分化。此外,本研究还开发了耳蜗类器官和蜗轴神经元的共培养体系,并应用MXene-Matrigel促进了再生毛细胞与螺旋神经节神经元(SGNs)建立神经支配,以及提高突触的形成效率。本研究克服了传统类器官培养系统的一些局限性,促进了耳蜗类器官发育、成熟和毛细胞体外再生方面的研究。

本研究得到了中国科学院“器官重建与制造”A类战略性先导科技专项、国家重点研发计划干细胞及转化研究重点专项、国家自然科学基金面上项目等的资助。