Теперь группа ученых под руководством исследователей из Медицинской школы Университета Мэриленда (UMSOM) опубликовала интерактивный онлайн-атлас, в котором представлены изменения уровней РНК в различных типах клеток ушей мышей после повреждения из-за громкого шума. Эти изменения в уровнях РНК известны как изменения в «экспрессии генов»."
После того, как они определили более широкие тенденции в экспрессии генов после повреждения, ученые UMSOM затем провели поиск в базе данных одобренных FDA лекарств, чтобы найти те, которые, как известно, производят паттерны, противоположные тем, которые вызваны шумом. На основе этого анализа исследовательские группы определили несколько лекарств-кандидатов, которые могут предотвратить или вылечить повреждение и, в конечном итоге, сохранить слух.
Их анализ был опубликован в Cell Reports 28 сентября.
«Как отоларинголог, хирург-ученый, я наблюдаю пациентов с потерей слуха из-за возраста или шумового повреждения, и я хочу помочь предотвратить или даже обратить вспять нарушение слуха», – сказала руководитель исследования Ронна Герцано, доктор медицинских наук, Профессор оториноларингологии – хирургии головы и шеи, анатомии и нейробиологии в UMSOM и аффилированный член Института геномных наук UMSOM. «Наш расширенный анализ дает нам очень конкретные возможности для дальнейшего изучения в будущих исследованиях, а также предоставляет энциклопедию, которую другие исследователи могут использовать в качестве ресурса для изучения потери слуха."
Команда добавила свои новейшие данные о потере слуха, вызванной шумом, в gEAR – Ресурс анализа экспрессии генов – инструмент, разработанный ее лабораторией, который позволяет исследователям, не имеющим подготовки в области информатики, просматривать данные об экспрессии генов (опубликованные ранее этим летом).
Доктор. Герцано объяснил, что внутреннее ухо напоминает раковину улитки с отдельными жидкостными отсеками и сенсорными клетками по всей его длине. Ухо работает как батарея с градиентом ионов между жидкостными отсеками, который создается боковой стенкой корпуса за счет добавления калия. Сенсорные клетки улавливают звук, а затем связываются с нейронами, которые взаимодействуют с мозгом, чтобы интерпретировать сигнал.
Сенсорные клетки окружены опорными клетками. Во внутреннем ухе также есть резидентные иммунные клетки, защищающие его от инфекции.
Научный руководитель Беатрис Милон, доктор философии, д-р. Лаборатория Герцано первоначально провела анализ сенсорных клеток и опорных клеток уха у мышей.
Она собрала данные об изменениях экспрессии генов до и после повреждения шумом. После того, как их исследование стало известно другим исследователям в своей области, команда заслушала мнение ученых из Decibel Therapeutics (во главе с Джо Бернсом, PhD) и Каролинского института (во главе с доктором наук Барбарой Канлон), у которых были данные об экспрессии генов изнутри. нейроны уха, боковые стенки и иммунные клетки до и после повреждения шумом.
Затем команды объединили наборы данных и провели анализ.
Биоинформатический анализ проводился Эльдадом Шульманом, магистром, магистром, из лаборатории Рана Элкона, доктора философии, Тель-Авивского университета, эксперта по биоинформатике, который работал совместно с доктором. Герцано уже более двух десятилетий. Вместе они используют передовые вычислительные методы и комбинируют их с биологическими знаниями для анализа и интерпретации данных, обеспечивая эффективную информацию в области исследования слуха.
Доктор. Герцано говорит, что это было настолько важно, что они смотрели на клеточно-специфический уровень, а не на все ухо, потому что они обнаружили, что большинство изменений экспрессии генов были специфичны только для одного или двух типов клеток.
«Мы ожидали, что подмножество нейронов, обычно чувствительных к шуму и старению, будет иметь« плохие »изменения в генах, чтобы мы могли противостоять им с помощью лекарств, но этого не было», – сказал доктор. Герцано. «Напротив, мы обнаружили, что подмножество нейронов, устойчивых к шумовой травме, включает программу, которая защищает их, в то время как у очень чувствительных нейронов экспрессия генов незначительно меняется. В настоящее время мы изучаем подходы, чтобы вызвать защитные изменения в чувствительных к шуму нейронах, чтобы предотвратить их потерю из-за шума и старения."
В другом примере исследователи обнаружили, что только один из четырех обнаруженных типов иммунных клеток показал значительные различия в экспрессии генов.
Кроме того, гены, связанные с иммунитетом, были обнаружены во всех типах клеток внутреннего уха после повреждения шумом, причем многие из них контролировались двумя ключевыми регуляторами.
Исследовательская группа взяла общие тенденции экспрессии генов и подключила их к DrugCentral, базе данных известных молекулярных ответов на лекарства, одобренные FDA, специально для поиска изменений, которые были бы противоположны тем, которые происходят в поврежденных шумом клетках.
Они определили лекарство от диабета метформин в качестве потенциального кандидата, а также некоторые ингаляционные анестетики, используемые в хирургических операциях, и другие лекарства.
«Слуховые аппараты и кохлеарные имплантаты используются для облегчения потери слуха, однако нет доступных методов лечения или предотвращения потери слуха», – сказал Э. Альберт Рис, доктор медицины, доктор философии, магистр делового администрирования, исполнительный вице-президент по медицинским вопросам, UM Baltimore, и John Z. и Акико К. Заслуженный профессор Бауэрса и декан UMSOM. "Исследования, которые подтверждают эти результаты, могут в конечном итоге привести к лекарствам для предотвращения потери слуха, вызванной производственным шумом, например, у заводских рабочих, и к изменениям в стандартизации протоколов анестезии для хирургии уха, особенно в процедурах сохранения слуха."
Эта работа финансировалась Национальным институтом здоровья ребенка и развития человека Юнис Кеннеди Шрайвер (R01DC013817, R01DC03544), Программой медицинских исследований Министерства обороны США (MR130240, RH200052), Фондом Кэролайн Френкил, Проектом восстановления слуха. Фонд здравоохранения, Шведский совет медицинских исследований и Horselforskningsfonden, Каролинский институт, Tysta Skolan и офис помощника министра обороны по вопросам здравоохранения через нейросенсорную систему и реабилитацию (W81XWH-16-1-0032), исследование Horizon 2020 Европейского союза и инновационная программа (722046, 848261), Соединенные Штаты – Израильский двухсторонний научный фонд (2017218), Эдмонд Дж.
Центр биоинформатики Safra при Тель-Авивском университете, Teva Pharmaceutical Industries Ltd и Израильский национальный форум биоинноваторов.