Utilizando una nueva tecnología en las células de los ratones, los científicos han creado el primer mapa de alta resolución de la expresión génica del oído interno de un ratón recién nacido.
Los resultados proporcionan una nueva comprensión de cómo las células epiteliales en el oído interno desarrollan y diferencian células especializadas que sirven para funciones especificas en la audición y el equilibrio. La comprensión de cómo se forman estas células puede proporcionar una base para el desarrollo potencial de las terapias basadas en células para el tratamiento de trastornos de pérdida de la audición y el equilibrio.
La investigación fue realizada por científicos del Instituto Nacional de la Sordera y Otros Trastornos de la Comunicación (NIDCD), parte de los Institutos Nacionales de Salud. En un estudio complementario dirigido por científicos NIDCD apoyados en la Universidad de Maryland Escuela de Medicina y los científicos de la Facultad Sackler de Medicina de la Universidad de Tel Aviv, los investigadores utilizaron una técnica similar para identificar a una familia de proteínas fundamental para el desarrollo de las células del oído interno .
Ambos estudios fueron publicados en línea el 15 de octubre en la revista Nature Communications. "La pérdida de audición relacionada con la edad se produce gradualmente en la mayoría de nosotros a medida que envejecemos.
Es una de las enfermedades más comunes entre los adultos mayores, que afectan a la mitad de las personas mayores de 75 años de edad", dijo James F. Battey, Jr., MD, Ph .D., director del NIDCD. "Estos nuevos hallazgos podrían conducir a nuevos tratamientos regenerativos para este problema crítico de salud pública."Especializados células epiteliales sensoriales en el oído interno incluyen células ciliadas y células de apoyo, que proporcionan las células ciliadas con soporte estructural y funcional fundamental. Las células ciliadas y células de apoyo ubicados en la cóclea, la estructura en forma de caracol en el oído interno, trabajan juntos para detectar el sonido, lo que permite que escuchemos.
En contraste, las células ciliadas y células de apoyo en el utrículo, una bolsa llena de líquido cerca de la cóclea, juegan un papel fundamental para ayudar a mantener nuestro equilibrio. Estas células detectan cómo nos movemos nuestras cabezas y cómo estamos posicionados nuestras cabezas; esta información le dice a nuestro cerebro, por ejemplo, si estamos de pie o acostado.
El utrículo es una de varias estructuras y órganos del cuerpo que proporcionan el sentido del equilibrio; en conjunto, comprenden el sistema vestibular. Las células ciliadas y células de apoyo pueden ser dañados por medicamentos, infecciones o enfermedades, lesiones o envejecimiento, dando lugar a problemas de audición y pérdidas de equilibrio.
En los seres humanos, estas células no pueden, naturalmente, ser reparadas, por lo que los tratamientos eficaces son limitadas. Además, hay sólo unos pocos miles de estas células sensoriales; que están metidos profundamente en un canal óseo, haciéndolos difíciles de estudiar.
Para obtener una mejor comprensión del desarrollo de las células del oído interno, Matthew Kelley, Ph.D., jefe de la Sección de Desarrollo de Neurociencia en el NIDCD, y su equipo de investigación utilizó una sola célula de ARN-ss, una nueva tecnología que puede extraer gen integral los datos de actividad de una sola célula.
Otros métodos para obtener este tipo de datos requieren típicamente miles de células. Saber qué genes están activos puede decir a los científicos mucho sobre las características y funciones individuales de una célula. El equipo de Kelley analizaron 301 células, algunas células de pelo y algunas células de apoyo, tomados de la cóclea y utrículo de ratones recién nacidos.
Mediante la comparación de perfiles de actividad génica de las células, los investigadores encontraron patrones únicos en las células ciliadas y células de apoyo. También descubrieron evidencia de subgrupos de células dentro de cada una de estas clases. Aunque poco se sabe acerca de estos subgrupos, los investigadores especulan que distintos patrones de actividad génica de las células pueden reflejar funciones especializadas.
Los datos también permitió a los científicos identificar patrones de desarrollo diferentes de actividad de los genes. Las células en la parte vestibular del oído interno se desarrollan a un tanto diferentes velocidades, por lo que cada célula estaba en un punto ligeramente diferente en su madurez, cuando los investigadores examinaron.
Mediante el análisis de perfiles de actividad génica de las células, los científicos fueron capaces de identificar los genes que están activos en cada etapa del desarrollo, sacando a la luz importantes pistas sobre cómo se forman las células pilosas especializadas.
El uso de esta técnica de perfiles de una sola célula proporciona una nueva opción para identificar la actividad genética de las células, sobre todo en los sistemas con un número limitado de células, como el oído interno", dijo Kelley, autor principal del estudio."La identificación de los mapas de expresión génica durante el desarrollo de las células del oído interno es esencial para la comprensión de cómo se forman, y pueden ayudar a crear maneras de regenerar estas células."
En el segundo estudio, los investigadores también tomaron ventaja de la tecnología de ARN-ss. Los investigadores usaron un enfoque computacional experimental para buscar regiones reguladoras comunes en los genes expresados en las células ciliadas. Los científicos descubrieron que un grupo de genes reguladores llamado Factor Xs Regulatoria (RFX) ayuda a conducir los genes que son preferentemente activo en las células ciliadas.
Los investigadores también mostraron que los genes RFX tienen un papel esencial en la audición. Los ratones que carecen de dos proteínas RFX comenzaron a perder sus células ciliadas y su audición acerca de dos semanas después del nacimiento.
Después de tres meses, estos ratones estaban completamente sordo. Los investigadores concluyeron que los RFX reguladores de genes, aunque tempranamente no es decisivo en el desarrollo de las células ciliadas, son necesarios para la maduración de las células y la supervivencia a largo plazo.
Fuente: sciencedaily.com, Publicado: Jueves 15 de octubre, 2015
