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CYL688.VIP 刘志勇组破解听觉密码: Casz1守护耳蜗内毛细胞庆幸与看守外毛细胞存活
发布日期：2024-03-07 18:14 点击次数：192
转自：上不雅新闻
2025年1月31日，《Science》期刊在线发表了题为《Casz1isrequiredforbothinnerhaircellfatestabilizationandouterhaircellsurvival》的探考虑文，该探讨由中国科学院脑科学与智能技艺特等转换中心（神经科学探讨所）刘志勇探讨组完成。该项探讨报说念了锌指转录因子Casz1在听觉毛细胞（haircell,HC）庆幸持重与活命看守中的双重作用，并剖析了Casz1清楚功能的分子机制，为探索基因把握成就听觉损害提供了新的想路和靶点。
哺乳动物的声息感知依赖于耳蜗中的两类HC：内毛细胞（innerhaircell,IHC）和外毛细胞（outerhaircell,OHC）。它们顶部王人具有纤毛结构，声息振动使纤毛发生偏转并激活OHC和IHC（图1）。其中OHC通过改变其细胞长度以清楚声息放大器的作用，IHC则是主要的声息感受细胞，与螺旋神经节变成突触连结。大家约有1/5东说念主群受到不同进程听力损害，由遗传突变、杂音及耳毒性药物等导致的HC亏蚀是感音性耳聋的紧要身分之一。有关词，哺乳类动物包括东说念主类不具备再生成就HC的智力。因此，深远探讨OHC和IHC庆幸决定和看守存活的分子机制，对匡助耳聋患者收复听觉功能具有紧要的临床好奇瞻仰好奇瞻仰。
图1耳蜗听觉上皮柯蒂式器（Organ of Corti）及纤毛结构
（A）耳蜗柯蒂式器包含一转IHC和三排OHC及多种类型的支援细胞。（B）小鼠耳蜗HC扫描电子显微镜纤毛结构，OHC的纤毛（紫色）呈现V或W型，IHC的纤毛（蓝色）呈现“一”字形。
连年来的探讨发现，Tbx2是IHC庆幸决定、分化和庆幸看守的要津转录因子，而Insm1和Ikzf2关于OHC的庆幸看守、存活和功能至关紧要。有关词，耳蜗前体细胞最终若何发育为OHC和IHC的精准基因调控集聚还知之甚少。举例，是否存在一类基因大要同期调控IHC和OHC的庆幸持重和存活尚不明晰。刘志勇探讨团队通过分析OHC和IHC的显耀各异抒发基因，发现了一个物种间保守的锌指转录因子Casz1。其在胚胎晚期直至成年IHC中一直高抒发，但只在胚胎晚期和少小期OHC中瞬时抒发（图2左）。
探讨团队通过系统性分析条目性Casz1敲除小鼠，发当今胚胎期缺失Casz1后，IHC不错精深产生，但其细胞庆幸气象变的不持重，运行抒发OHC基因(举例Prestin)并逐渐下调IHC基因(举例vGlut3)，最终完成IHC向OHC的庆幸调动，产生一类外毛细胞样细胞（inducedOHClikecells，iOHCs）。另外探讨东说念主员发现，出死后条目性敲除Casz1，IHC的发育不受影响或者影响甚微，这标明Casz1的中枢作用在于胚胎阶段，它如同“守护者”一般，确保IHC的庆幸不偏离轨说念，彩娱乐专线谢绝其调动为OHC（图2右）。有关词，在OHC中，Casz1饰演的变装截然不同，其主要任务是看守OHC存活。尽管失去Casz1的OHC仍是大要完成早期发育，但跟着小鼠成长至成年，这些细胞会不成幸免地运行亏蚀。由于OHC和IHC的止境，条目性Casz1敲除小鼠最终发扬出严重的听力困难。
图2 Casz1在耳蜗HC发育中的抒发特征过甚功能
（左）Casz1在耳蜗HC中的抒发款式。（右）Casz1早期条目性敲除导致IHC逐渐转机为iOHCs，以耳蜗顶部为例，有67.3%的IHC发生调动。iOHC抒发OHC分子象征物Prestin，而下调IHC分子象征物vGlut3。
为了深远探究Casz1调控HC发育的分子机制，探讨团队借助全长单细胞转录组分析技艺，对缺失Casz1后OHC和IHC的基因抒发变化进行了全面剖析。进一步通过遗传学回补施行说明了转录因子Gata3是Casz1的紧要下流效应分子。Gata3在Casz1-/-IHC中显耀下跌，在Casz1-/-小鼠中回补Gata3,不错灵验扼制Casz1-/-IHC的止境温妥协OHC的亏蚀表型，最终杀青Casz1-/-小鼠听觉功能的部分收复（图3）。
由于Tbx2被报说念在IHC分化中清楚紧要作用，而Insm1被报说念在OHC分化早期清楚作用，探讨团队进一步通过小鼠体内遗传学实考讲明了Tbx2对Casz1清楚上位（epistatic）调控作用，过抒发Tbx2能透彻封闭Casz1-/-IHC向OHC转分化。另外，作家也讲明了Casz1-/-IHC向OHC调动的进程并不依赖于Insm1，指示Casz1敲除介导的IHC向OHC的转分化进程并不一定要绝对类似OHC精深的发育轨迹。
综上，刘志勇探讨团队通过单细胞转录组、电生理纪录、电镜、细胞功能分析和小鼠遗传学模子等技艺初次剖析了Casz1在听觉HC中的双重作用，揭示了Tbx2-Casz1-Gata3转录调控通路参与早期IHC的庆幸持重，也发现了Casz1在纤毛发育和OHC存活中不成或缺的作用（图3）。该探讨恶果不仅为基础听觉科学探讨范畴增添了紧要一环，也为将来促进HC再生及纤毛功能收复提供了潜在基因靶点，将有望推动听觉毛细胞损害基因调治范畴的发展，为听力困难患者带来福音。
图3耳蜗HC发育的基因调控机制暗意图
缺失Casz1导致IHC转分化为iOHC并奉陪OHC亏蚀。Gata3动作Casz1的下流效应分子，其过抒发可缓解Casz1缺失引起的HC止境，并部分收复小鼠听力。Tbx2通过上位调遣Casz1促进IHC基因抒发并扼制OHC基因抒发，同期Casz1也可能盘曲调控Tbx2抒发。
中科院脑智特等中心刘志勇探讨员为该探讨的通信作家，脑智特等中心博士后孙雨薇为该论文的第一作家CYL688.VIP，博士生任旻蕙对转录组分析作念出了紧要孝顺，博士生罗正南、孙素红、王广琴和副高档施行师贺顺姬对小鼠构建作念出了紧要孝顺。博士生李书亭、张迪协助单细胞转录组的湿施行和分析。上海交通大学第九东说念主民病院宋雷探讨员及博士生张宇参与了OHC非线性膜电容分析，好意思国UniversityofUtah(犹他大学)东说念主类遗传学系的SuzanneLMansour解释提供了紧要的转基因动物并协助论文撰写和修改。该探讨获取了中科院脑智特等中心分子细胞技艺平台、光学成像平台、电镜平台以及施行动物平台（施行鼠房）的纵容支援。该探讨获取上海市科委的市级首要技俩支援。