Penemuan protein boleh menyebabkan rawatan kehilangan pendengaran baru
Kajian genetik baru pada tikus telah mengenal pasti dua protein yang membantu mengatur perkembangan sel-sel rambut yang mengambil gelombang bunyi di telinga dalam.
Penyelidik di Johns Hopkins School of Medicine di Baltimore, MD, percaya bahawa penemuan mereka dapat menjadi kunci untuk membalikkan kehilangan pendengaran yang timbul dari sel rambut yang rosak.
Makalah terbaru dalam jurnal eLife memberikan penjelasan penuh mengenai penyiasatan.
"Saintis di bidang kami," kata Angelika Doetzlhofer, Ph.D., profesor neurosains di Johns Hopkins, "telah lama mencari isyarat molekul yang mencetuskan pembentukan sel-sel rambut yang merasakan dan menyebarkan suara."
"Sel-sel rambut ini adalah pemain utama pendengaran, dan mengetahui lebih lanjut mengenai bagaimana mereka berkembang akan membantu kita mencari cara untuk mengganti sel rambut yang rosak," tambahnya.
Pada mamalia, kemampuan mendengar bergantung pada dua jenis sel yang mengesan bunyi: sel rambut dalam dan luar.
Kedua-dua jenis sel rambut melapisi bahagian dalam koklea, berbentuk lingkaran yang berongga di telinga dalam. Sel rambut membentuk corak berbeza yang terdiri daripada tiga baris sel luar dan satu baris sel dalam.
Sel-sel merasakan gelombang bunyi ketika mereka bergerak ke bawah struktur seperti cangkang dan menyampaikan maklumat ke otak.
Perkembangan dan kehilangan sel rambut
Masalah dengan sel rambut dan saraf yang menghubungkannya ke otak bertanggungjawab untuk lebih daripada 90% kehilangan pendengaran.
Sebilangan besar mamalia dan burung mempunyai kemampuan untuk menggantikan sel rambut yang hilang atau rosak secara automatik, tetapi ini tidak berlaku pada manusia. Sebaik sahaja kita kehilangan sel rambut kita, nampaknya kehilangan pendengaran tidak dapat dipulihkan.
Pengeluaran sel-sel rambut di koklea semasa perkembangan embrio adalah proses yang sangat teratur dan rumit yang melibatkan masa dan lokasi yang tepat.
Prosesnya bermula apabila sel-sel yang belum matang di koklea luar berubah menjadi sel rambut yang terbentuk sepenuhnya.
Dari koklea luar, transformasi yang teratur kemudian berlaku seperti gelombang di sepanjang lapisan dalaman lingkaran sehingga ia mencapai kawasan paling dalam.
Walaupun para saintis telah banyak mengetahui tentang pembentukan sel rambut, isyarat molekul yang mengawal "corak selular yang tepat" tetap tidak jelas.
Bagaimana isyarat menjadikan bahagian proses yang betul berlaku pada waktu yang tepat untuk "mempromosikan pembezaan deria pendengaran dan mengarahkan coraknya yang dinilai?"
Protein dan kecerunan isyarat
Untuk cuba menjawab soalan itu, Doetzlhofer dan rakan-rakannya mengkaji perkembangan koklea pada embrio tikus. Mereka menyelidiki protein isyarat yang berperanan dalam pembentukan sel rambut dalam pengembangan koklea.
Dua protein yang disiasat oleh para penyelidik menarik perhatian mereka: Activin A dan follistatin.
Mereka melihat bagaimana tahap kedua protein berubah semasa transformasi sel-sel prekursor menjadi sel rambut matang di sepanjang bahagian dalam lingkaran koklea.
Tahap protein kelihatan berbeza-beza mengikut waktu dan lokasi corak pengembangan.
Tahap Activin A rendah di bahagian terluar koklea ketika sel tidak matang mula berkembang menjadi sel rambut dan tinggi di bahagian paling dalam lingkaran, di mana sel belum matang belum mula berubah.
Penulis merujuk kepada perubahan tahap protein tinggi hingga rendah seperti kecerunan isyarat.
"Kecerunan isyarat memainkan peranan penting dalam mengendalikan pertumbuhan dan pembezaan selama perkembangan embrio," mereka mencatat.
Kedua-dua protein 'berfungsi dengan cara yang berlawanan'
Sementara kecerunan isyarat Activin A bergerak satu arah, bergerak dalam gelombang yang masuk ke dalam, kecerunan isyarat follistatin berjalan ke arah lain, seperti gelombang yang bergerak ke arah luar.
"Secara semula jadi, kami tahu bahawa Activin A dan follistatin bekerja dengan cara yang berlawanan untuk mengatur sel," jelas Doetzlhofer.
Penemuan ini seolah-olah menunjukkan bahawa kedua-dua protein tersebut mengawal perkembangan sel rambut yang tepat dan halus di sepanjang lingkaran koklea dengan mengimbangi antara satu sama lain.
Penyiasatan lebih lanjut menggunakan tikus normal dan genetik yang disahkan mengesahkan tanggapan ini.
Peningkatan Activin A pada koklea tikus normal menjadikan sel rambut menjadi matang terlalu cepat.
Sebaliknya, sel-sel rambut terbentuk terlambat pada tikus yang direkayasa secara genetik yang sama ada menghasilkan folistatin terlalu banyak atau tidak menghasilkan Activin A sama sekali. Hasilnya adalah corak sel rambut yang tidak teratur di bahagian dalam lingkaran koklea.
"Tindakan Activin A dan follistatin tepat pada waktunya selama perkembangan sehingga gangguan apa pun dapat mempengaruhi organisasi koklea secara negatif."
Angelika Doetzlhofer, Ph.D.
Doetzlhofer menunjukkan bahawa penemuan itu boleh membawa kepada rawatan baru untuk memulihkan pendengaran yang menjadi terganggu akibat kehilangan sel rambut.
