由干细胞分化形成的毛细胞呈红色和绿色荧光
美国印第安纳大学的科学家们利用小鼠胚胎干细胞培育成内耳的关键结构。这项研究进展不但使科学家们对感觉器官的发育过程有了进一步的了解,它还为未来实验室建立模型研究新型药物和治疗听力受损患者奠定了基础。这项研究发表在《自然》杂志上。
美国印第安纳大学医学院耳鼻咽喉科教授、本研究项目的负责人Eri Hashino博士介绍说，科研人员利用3D细胞培养的方法，将胚胎干细胞诱导分化为含有毛细胞的内耳感觉上皮组织，其可以支持细胞和神经元感知声音，头部运动和重力。
纤维束是毛细胞的一个标志性结构，对于检测听觉信号和前庭信号发挥着重要的作用。之前研究人员用传统的细胞培养方法培养细胞并没有成功，原因可能就是扁平细胞培养皿不能提供使纤维束生存的必要条件。Eri Hashino教授说,在培养细胞的初始阶段，细胞必须在可以提供类似其在体内的环境的培养基中才能生存。
于是研究人员模拟细胞生存的早期环境，在细胞培养过程中的精确时间点加入一些小分子物质，从而诱导干细胞分化成为内耳前体组织。3D悬浮液也发挥了重要的作用，其可以维持细胞间的张力，文章的第一作者Karl R. Koehler说道。
Koehler表示，胚胎发育过程中出现过一种复杂的组织，3D细胞培养法可以使细胞自发形成这种组织。
“用这种3D细胞培养法诱导形成的内耳前体组织，向我们展示了干细胞是如何分化为内耳不同类型细胞的，还让我们目睹了细胞自发形成组织的过程。其实我们最初的目的只是培养内耳前体组织，但是当将其进行细胞检测的时候，我们发现培养皿中还存在着数以千计的毛细胞” Eri Hashino博士说道。
电生理测试发现，这些由干细胞诱导分化而成的毛细胞具有感应重力和运动的能力。此外，培养皿中还发现了与毛细胞相连的支配内耳细胞的神经元。
研究人员说：“目前内耳细胞是如何参与听觉感应的以及怎样将这一技术应用到人类内耳细胞培养，这些课题还有待进一步研究。但是，这些研究成果为建立模型研究新药和耳疾患者的治疗奠定了基础。”
