นักวิจัยของสถาบันสุขภาพแห่งชาติได้ค้นพบเครือข่ายโปรตีนเฉพาะที่จำเป็นในการฟื้นฟูการได้ยินใน zebrafish ผ่านการสร้างเซลล์ใหม่ การศึกษาที่นำโดยผู้วิจัยที่สถาบันวิจัยจีโนมมนุษย์แห่งชาติ (NHGRI) อาจแจ้งการพัฒนาวิธีการรักษาสำหรับการสูญเสียการได้ยินในมนุษย์ ผล การ วิจัย(ลิงก์ภายนอก) เผยแพร่ใน Cell Genomics
แม้ว่าการหลุดร่วงของเซลล์ขนในมนุษย์ไม่สามารถทดแทนได้ แต่สัตว์หลายชนิด รวมทั้งปลาม้าลาย สามารถฟื้นฟูการได้ยินหลังจากได้รับบาดเจ็บผ่านการสร้างเซลล์ขนขึ้นใหม่ คุณสมบัติการงอกใหม่ของเซลล์ขนม้าลายทำให้นักวิจัยใช้สัตว์ชนิดนี้เพื่อทำความเข้าใจคุณสมบัติพื้นฐานบางประการของการงอกใหม่
การสูญเสียการได้ยินส่งผลกระทบต่อชาวอเมริกันประมาณ 37.5 ล้านคน และส่วนใหญ่มาจากการสูญเสียตัวรับการได้ยินที่เรียกว่า “เซลล์ขน” ในหูชั้นใน ขนแปรงที่ยื่นออกมาจากเซลล์ขนขนาดเล็กเหล่านี้จะเคลื่อนที่และงอเมื่อเสียงเข้าสู่หูของเรา ส่งผลให้เกิดสัญญาณไฟฟ้าที่ส่งผ่านเส้นประสาทและเข้าสู่สมองของเรา ซึ่งช่วยให้เราประมวลผลเสียงได้
มนุษย์และปลาม้าลายมีความแตกต่างกันทางสายตา แต่ในระดับจีโนม พวกมันมียีนร่วมกันมากกว่า 70% ความคล้ายคลึงกันของจีโนมนี้มีศักยภาพสำหรับนักวิจัยในการทำความเข้าใจชีววิทยาของการสร้างเซลล์ใหม่ในเซบราฟิชก่อนที่จะแปลผลการค้นพบนี้ไปยังมนุษย์
Erin Jimenez, Ph.D., นักวิจัยดุษฎีบัณฑิตในห้องปฏิบัติการของ Shawn Burgess, Ph.D., ผู้ตรวจสอบอาวุโสในสาขา Translational and Functional Genomics ของสถาบันวิจัยจีโนมมนุษย์แห่งชาติ (NHGRI) นำการศึกษาร่วมกับนักวิจัย Ivan Ovcharenko , Ph.D. และ Wei Song, Ph.D., ที่ National Library of Medicine’s National Center for Biotechnology Information.
“มนุษย์และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นๆ เกิดมาพร้อมกับเซลล์ขนจำนวนหนึ่งที่ค่อยๆ สูญเสียไปตามวัยและการบาดเจ็บ อย่างไรก็ตาม สัตว์บางชนิด เช่น ปลาม้าลาย สามารถสร้างเซลล์ขนและฟื้นฟูการได้ยินหลังจากได้รับบาดเจ็บ” เบอร์เจสกล่าว “อย่างไรและทำไมการฟื้นฟูเกิดขึ้นในสัตว์เหล่านี้ยังคงเป็นปริศนาที่นักวิทยาศาสตร์หลายคนต้องการจะคลี่คลาย”
Jimenez และผู้ทำงานร่วมกันของเธอใช้เทคนิคจีโนมร่วมกับการเรียนรู้ด้วยคอมพิวเตอร์ร่วมกัน พบว่าการสร้างเซลล์ขนขึ้นใหม่ใน zebrafish อาศัยเครือข่ายของโปรตีนที่สามารถเปลี่ยนยีนเปิดและปิดได้ ซึ่งเรียกว่าปัจจัยการถอดรหัส เพื่อระบุปัจจัยการถอดรหัสได้อย่างถูกต้อง นักวิจัยต้องดูที่ลำดับของเอนแฮนเซอร์ภายในจีโนมของม้าลายก่อน
หากพิจารณาปัจจัยการถอดรหัสเป็นกุญแจในการเปิดและปิดรถ ลำดับการเพิ่มประสิทธิภาพก็คือสวิตช์กุญแจของรถ ทั้งสองส่วนจำเป็นต้องมีปฏิสัมพันธ์เพื่อให้รถวิ่งได้ เช่นเดียวกับที่ปัจจัยการถอดรหัสจำเป็นต้องผูกมัดกับลำดับการเพิ่มประสิทธิภาพเฉพาะเพื่อแสดงยีน
นักวิจัยได้ใช้เทคนิคจีโนมแบบใหม่ที่เรียกว่าการหาลำดับ RNA เซลล์เดียวและการทดสอบเซลล์เดียวสำหรับโครมาตินที่เข้าถึงได้ผ่าน transposase โดยใช้การจัดลำดับเพื่อระบุลำดับของเอนแฮนเซอร์และปัจจัยการถอดรหัสที่สอดคล้องกันซึ่งมีบทบาทในการสร้างเซลล์ผมใหม่
“การศึกษาของเราระบุปัจจัยการถอดรหัสสองตระกูลที่ทำงานร่วมกันเพื่อกระตุ้นการสร้างเซลล์ผมใหม่ในปลาม้าลาย เรียกว่าปัจจัยการถอดรหัสแบบ Sox และ Six” Jimenez กล่าว
ประการแรก ปัจจัยการถอดรหัสแบบ Sox เริ่มต้นการตอบสนองการสร้างใหม่ในเซลล์รอบข้าง เรียกว่าเซลล์สนับสนุน ถัดไป ปัจจัยการถอดรหัสแบบ Sox และ Six ร่วมมือกันเพื่อเปลี่ยนเซลล์สนับสนุนเหล่านั้นให้เป็นเซลล์ผม
เมื่อเซลล์ขนตายในปลาม้าลาย เซลล์สนับสนุนในบริเวณใกล้เคียงจะเริ่มจำลองแบบ เซลล์สนับสนุนเหล่านี้เปรียบเสมือนสเต็มเซลล์เนื่องจากความสามารถในการเป็นเซลล์ชนิดอื่น นักวิจัยได้ระบุปัจจัยบางอย่างที่เปลี่ยนเซลล์สนับสนุนให้เป็นเซลล์ผม แต่สิ่งที่ไม่เข้าใจคือยีนที่เข้ารหัสปัจจัยเหล่านั้นเปิดขึ้นและประสานกับปัจจัยที่ไม่ทราบสาเหตุอื่นๆ ได้อย่างไรและที่ใด
“เราได้ระบุปัจจัยการถอดรหัสที่ไม่ซ้ำกันซึ่งกระตุ้นการงอกใหม่ของปลาเซบราฟิช ยิ่งไปกว่านั้น กลุ่มปัจจัยการถอดรหัสของ zebrafish นี้อาจกลายเป็นเป้าหมายทางชีวภาพที่อาจนำไปสู่การพัฒนาวิธีการรักษาแบบใหม่เพื่อรักษาอาการสูญเสียการได้ยินในมนุษย์” Jimenez กล่าว
สถาบันวิจัยจีโนมมนุษย์แห่งชาติ (NHGRI) เป็นหนึ่งใน 27 สถาบันและศูนย์ที่ NIH ซึ่งเป็นหน่วยงานของกรมอนามัยและบริการมนุษย์ แผนกวิจัยภายในของ NHGRI พัฒนาและใช้เทคโนโลยีเพื่อทำความเข้าใจ วินิจฉัย และรักษาโรคเกี่ยวกับพันธุกรรมและพันธุกรรม ดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ NHGRI ได้ที่ : https://www.genome.gov
เกี่ยวกับสถาบันสุขภาพแห่งชาติ (NIH): NIH ซึ่งเป็นหน่วยงานวิจัยทางการแพทย์ของประเทศ ประกอบด้วยสถาบันและศูนย์ 27 แห่ง และเป็นส่วนหนึ่งของกระทรวงสาธารณสุขและบริการมนุษย์ของสหรัฐอเมริกา NIH เป็นหน่วยงานหลักของรัฐบาลกลางที่ดำเนินการและสนับสนุนการวิจัยทางการแพทย์ขั้นพื้นฐาน ทางคลินิก และการแปล และกำลังตรวจสอบสาเหตุ การรักษา และการรักษาโรคทั้งที่พบบ่อยและหายาก สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ NIH และโปรแกรมต่างๆ โปรดไป ที่www.nih.gov
