«Многие ткани тела молодых животных и людей способны к регенерации, однако они постепенно теряют это умение. Мы выяснили эпигенетические механизмы, которые связаны с неспособностью "взрослых" стволовых клеток млекопитающих участвовать в регенерации волосковых клеток внутреннего уха», – рассказал один из авторов исследования, профессор Университета Южной Калифорнии Нил Сегил.
По оценкам Всемирной организации здравоохранения, от глухоты и других форм нарушений слуха страдает более 460 млн людей. Значительная часть подобных случаев связана с инфекционными болезнями и травмами, однако многие пациенты теряют слух или не имеют его с рождения из-за наличия определенных мутаций в генах TMC1, NOX3 и примерно в ста других участках ДНК.
Сегил и его коллеги выяснили механизм развития глухоты, который постепенно приводит к потере слуха в результате повреждения и массовой гибели волосковых клеток внутреннего уха. Это часто происходит с пожилыми людьми, а также при проникновении в улитку уха различных токсичных веществ, избирательно уничтожающих волосковые клетки.
Многие виды позвоночных животных, в том числе рыбы и птицы, могут восстанавливать свой слух после гибели фактически всех волосковых клеток благодаря присутствию "взрослых" стволовых клеток в их внутреннем ухе. Руководствуясь подобными соображениями, биологи уже много лет пытаются выявить гены, заставляющие эти клетки превращаться в рецепторы внутреннего уха.
В ходе нового исследования биологи обнаружили, что неспособность человеческих стволовых клеток к регенерации была связана не с мутациями в структуре их генов, связанных с работой программы роста волосковых клеток, а с особой структурой эпигенетических меток. Так ученые называют особые молекулы, которые могут встраиваться в белковую оболочку ДНК и влиять на то, насколько активно клетка будет считывать те или иные гены.
Их важную роль в развитии глухоты ученые обнаружили после того, как заметили, что новорожденные мышата в первую неделю жизни сохраняют способность к регенерации слуха, но затем теряют ее. Открыв это, Сегил и его коллеги сопоставили активность различных генов в стволовых клетках новорожденных и молодых грызунов.
Этот анализ указал, что исчезновение способности к регенерации было связано с тем, что белковая оболочка ДНК стволовых клеток постепенно теряла определенный тип эпигенетических меток, H3K4me1, появление которых повышает активность связанных с ними генов.
Руководствуясь подобными соображениями, Сегил и его коллеги проверили, что произойдет, если заблокировать удаление меток H3K4me1 из генома стволовых клеток. Как показали опыты с культурами этих телец в пробирке, это предотвратило потерю регенеративных способностей.
«Наше открытие показывает, что мы можем использовать лекарства или генную терапию для того, чтобы заставить стволовые клетки внутреннего уха приступить к регенерации его тканей. Схожие эпигенетические модификации могут оказаться полезными для запуска процесса восстановления других органов, в том числе сетчатки, почек и сердца», – подытожил Сегил.
Источник: nauka.tass.ru
