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耳朵为什么会失灵?复旦科学家解开五种感官中最后一个谜团

来源:新民晚报     记者:张炯强     作者:张炯强     编辑:马丹     2019-11-22 12:18 | |

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图说:TMC1和TMC2在听觉转导中的作用示意图 采访对象供图

   新民晚报讯(记者 张炯强)听觉不仅与人们日常生活紧密相关,也是科学领域的重要研究问题之一。亚里士多德定义的五种感官中,介导嗅觉、味觉、视觉、触觉的受体基因早已被相继确定,两位美国科学家也曾因发现气味受体和嗅觉系统的组织方式而获得了2004年诺贝尔生理学或医学奖。但是,人类对声音感知的核心——负责听觉转导的离子通道是由哪个基因编码的,一直是个谜。

   针对这一问题,复旦大学生命科学学院教授闫致强团队与生命科学学院教授服部素之团队、东京大学教授濡木理团队合作,最终确认了TMC1/2为位于耳蜗毛细胞中真正的听觉转导离子通道,解决了已困扰听觉领域近40年的问题。

   科学家探索已久的耳蜗毛细胞中的听觉转导离子通道究竟是何方神圣?团队用研究结果给出了答案——TMC1/2。

闫致强教授 摄影:师源隆.jpg

图说:闫致强教授 师源隆 摄 

   闫致强介绍,正如汽车失灵有缺少燃料、方向盘失灵、轮胎爆胎等多种可能原因,在听觉转导通道也有众多的候选基因,都有可能影响听觉转导,这其中就包括TMC1和TMC2基因。TMC1和TMC2最早在耳聋患者中被发现,是毛细胞机械转导电流所必需的蛋白,位于发生机械转导的静纤毛(stereocilia)尖端,且均在毛细胞中表达。早前的研究已经通过遗传学方法阐释了编码跨膜通道样蛋白的TMC1与TMC2基因对小鼠听力的重要性。

   “对听觉的理解最终是理解听觉如何转导,即声音如何转导为电信号,这一直是听觉领域最核心的问题,然而40年来这一问题都未能得到解决,可以说是一个卡脖子的问题。”闫致强说:“只有把这个卡脖子的问题解决了,后续的研究才能顺气儿。”

   人类对声音的感知始于内耳中的柯蒂氏器(Corti organ)。柯蒂氏器中含有超过16000个毛细胞,而将声音由机械信号转换为电信号的机械传导通道即被认为定位于毛细胞上呈阶梯状排列的毛细胞发束(hair cell bundle)上。约40年前,有科学家记录了听觉毛细胞的听觉转导电流,然而经过多年的研究,负责听觉转导的分子却一直未能确定,成为听觉领域研究一个亟待解决的至关重要的问题。

闫致强教授与团队学生 摄影:严昕昊.jpg

图说:闫致强教授与团队学生 严昕昊 摄

   介导嗅觉、味觉、视觉、触觉的受体基因早已被相继确定,听觉领域却还未能明确听觉转导的核心问题。抱着探索未知、揭开谜团的决心,团队于2017年开始了研究工作,创新采用脂质体重组等方法最终明确听觉转导的离子通道,解开五种感觉受体的最后一个谜团。

   “研究明确了听觉转导的离子通道,医学方面就能进一步探讨对听觉受损的治疗机制,而治疗案例的累计也能帮助发现新的突变。实验室和临床是相互促进的。”闫致强表示,在进行基础科研的同时,团队也将在新生儿听力遗传缺陷的机理研究,以及其预防、诊断和治疗方向做出努力。

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