研究结果表明,FDA批准的几种药物,如普通糖尿病药物和麻醉剂,可以防止噪音相关的听力损失
越来越多的人因暴露在重型机械、音乐会或爆炸声中而遭受听力损失。因此,科学家们一直在努力了解听力损伤的实际发生背后的机制。
现在,马里兰大学医学院(UMSOM)的研究人员领导的一个研究小组已经发布了一个在线互动地图集,该地图集代表了不同细胞类型小鼠耳朵的RNA水平在因噪音而受损后发生的变化。RNA 水平的这些变化称为"基因表达"的变化。
一旦他们确定了损伤后基因表达的更大趋势,UMSOM的科学家就会搜索FDA批准的药物数据库,找出那些已知产生与噪音相反的药物模式的药物。通过这一分析,研究小组确定了少数药物候选者,这些候选药物可能能够预防或治疗损伤,并最终保持听力。
他们的分析发表在9月28日的《细胞报告》上。
"作为一名耳鼻喉科外科医生-科学家,我看到患者因年龄或噪音损伤而丧失听力,我希望能够帮助预防甚至扭转听力受损,"研究负责人、医学博士、美国大学耳鼻喉科-头颈部外科、解剖学和神经生物学教授、UMSOM基因组科学研究所副成员Ronna Hertzano说。"我们的扩展分析为我们提供了非常具体的途径,以便在未来的研究中跟进,并提供了一本百科全书,其他研究人员可以将其用作研究听力损失的资源。
研究小组将他们关于噪音引起的听力损失的最新数据添加到GEAR(基因表达分析资源)中,这是一个由她的实验室开发的工具,允许没有受过信息学训练的研究人员浏览基因表达数据(今年夏天早些时候出版)。
Hertzano博士解释说,内耳类似于蜗牛的外壳,整个长度有单独的液室和感官细胞。耳朵的功能就像电池一样,在外壳侧壁通过加入钾而产生的液态隔间之间有离子梯度。感官细胞检测声音,然后与与大脑相互作用的神经元通信来解释信号。感官细胞被支持细胞包围。内耳也有常驻免疫细胞,以保护它免受感染。
赫扎诺博士实验室的研究主管比阿特丽斯·米隆博士最初对小鼠的感官细胞和耳朵的支撑细胞进行了分析。她收集了噪音损伤前后基因表达变化的数据。在将他们的研究公之于众后,研究小组听取了德西贝尔治疗学(由乔·伯恩斯博士领导)和卡罗林斯卡研究所(由芭芭拉·坎隆博士领导)的科学家的意见,他们从内耳神经元、侧壁和噪音损伤前后的免疫细胞中获得基因表达数据。然后,团队将数据集组合起来并执行分析。
生物信息学分析由特拉维夫大学兰埃尔肯博士实验室的医学硕士埃尔达德·舒尔曼领导,他是一位生物信息学专家,与赫扎诺博士合作已有20多年。他们共同利用先进的计算技术,并将它们与生物洞察相结合,分析和解释数据,为听力研究领域提供有影响力的见解。
Hertzano博士说,他们观察细胞的特定水平,而不是观察整个耳朵,这一点非常重要,因为他们发现大多数基因表达变化只针对一两个细胞类型。
Hertzano博士说:"我们预计通常对噪音和衰老敏感的神经元的子集会对基因产生"坏"变化,这样我们就可以用药物来对抗它们,但是没有这种东西。"相反,我们发现,对噪音创伤有抵抗力的神经元的子集,打开一个保护它们的程序,而非常敏感的神经元在基因表达方面变化不大。我们目前正在研究诱导噪音敏感神经元保护性变化的方法,以防止其因噪音和老化而丢失。
在另一个例子中,研究人员发现,在检测到的四种免疫细胞中,只有一种在基因表达上存在重大差异。
此外,在噪音损伤后,免疫相关基因出现在内耳的所有细胞类型中,其中许多基因由两个关键调节器控制。
研究小组利用了整个基因表达趋势,并将其插入药物中心,这是一个已知的分子反应数据库,用于研究与噪音受损细胞发生的变化相反的变化。他们确定糖尿病药物二甲双酚是潜在的候选药物,以及一些用于手术和其他药物的吸入麻醉药物。
"助听器和耳蜗用于减轻听力损失,但是,没有可用于预防或治疗听力损失的疗法,"E. Albert Reece说,医学博士,博士,MBA,负责医疗事务的执行副总裁,UM巴尔的摩,和约翰Z.和Akiko K.鲍尔斯杰出教授,和院长,UMSOM。跟进这些发现的研究最终可能导致药物,以防止职业噪音引起的听力损失,例如在工厂工人中,以及在规范耳部手术麻醉程序方面的变化,特别是在听力保存程序方面。
这项工作由尤尼斯·肯尼迪·施莱佛国家儿童健康与人类发展研究所(R01DC013817) 资助, R01DC03544)、国防部国会指导的医学研究计划(MR130240、RH200052)、卡罗琳·弗伦基尔基金会、听力健康基金会听力恢复项目、瑞典医学研究理事会和赫尔塞尔福斯克宁斯方登、卡罗林斯卡研究所、泰斯塔·斯科兰和助理国防部长阿夫法办公室通过神经感官和康复(W81XWH-16-1-0032),欧盟的地平线2020研究和创新计划(722046, 848261),美国 -- -- 以色列两国科学基金会(2017218)、特拉维夫大学埃德蒙·萨夫拉生物信息学中心、Teva制药工业有限公司和以色列国家生物创新者论坛。