清華新聞網(wǎng)10月5日電 動(dòng)物可以通過(guò)聽(tīng)覺(jué)來(lái)敏銳地感受周?chē)渌麄€(gè)體和環(huán)境的聲音。聽(tīng)覺(jué)的產(chǎn)生有賴(lài)于耳蝸的精巧結(jié)構(gòu)和功能，以及耳蝸中階的內(nèi)淋巴液的穩(wěn)態(tài)。中階內(nèi)淋巴液為耳蝸提供能量物質(zhì)的維持和代謝物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)，而耳蝸中階內(nèi)淋巴液的穩(wěn)態(tài)失調(diào)是導(dǎo)致耳聾的最主要的因素。耳蝸中階的內(nèi)淋巴液是由血管紋組織所分泌并維持其成分，例如150毫摩的鉀離子濃度和80毫伏的蝸內(nèi)電位，因此血管紋的發(fā)生、發(fā)育和功能維持的研究有助于開(kāi)發(fā)預(yù)防和治療耳聾的方案。
近日，清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院-IDG/麥戈文腦科學(xué)研究院熊巍課題組詳細(xì)闡述了一株由逆轉(zhuǎn)座子L1導(dǎo)致血管紋發(fā)育障礙的耳聾小鼠模型。9月28日，研究論文以“一株由于逆轉(zhuǎn)座子L1異位插入導(dǎo)致耳蝸血管紋發(fā)育和功能障礙的耳聾小鼠模型的鑒定和研究(An L1 retrotransposon insertion induced deafness mouse model for studying the development and function of the cochlear stria vascularis)”為題，于《美國(guó)科學(xué)院院刊》（PNAS）在線(xiàn)發(fā)表。
本研究中，作者首先從ENU（N-乙基-N-亞硝基脲）化學(xué)誘變小鼠種群里得到一株耳聾小鼠品系299，通過(guò)聽(tīng)覺(jué)電生理發(fā)現(xiàn)該小鼠品系的聽(tīng)性腦干電位和畸變產(chǎn)物耳聲發(fā)射均完全喪失，而毛細(xì)胞電生理發(fā)現(xiàn)其機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)功能維持正常。通過(guò)形態(tài)學(xué)觀(guān)察發(fā)現(xiàn)該小鼠特異性地喪失了血管紋組織，進(jìn)一步地在體電生理方面證明了耳蝸內(nèi)淋巴液的蝸內(nèi)電位和高鉀濃度都消失了。
作者進(jìn)一步鑒定了299小鼠的致病突變，通過(guò)二代測(cè)序并未發(fā)現(xiàn)相關(guān)突變，進(jìn)一步的三代測(cè)序發(fā)現(xiàn)其致聾突變來(lái)自于一個(gè)大約7kb的逆轉(zhuǎn)座子L1在第11號(hào)染色體上的插入。通過(guò)在299小鼠的第11號(hào)染色體上敲除該L1插入，從而挽救了299小鼠的耳聾表形，從而可以確定299小鼠的耳聾的確是由其11號(hào)染色體的L1插入導(dǎo)致。
基于該299小鼠，作者系統(tǒng)研究了耳蝸從胚胎期到聽(tīng)覺(jué)形成期的耳蝸結(jié)構(gòu)和發(fā)育過(guò)程，以及血管紋的缺失對(duì)于毛細(xì)胞毛束形態(tài)和功能的影響。通過(guò)和野生型對(duì)照小鼠的耳蝸組織的轉(zhuǎn)錄組分析，作者進(jìn)一步報(bào)道了和血管紋組織發(fā)育和功能相關(guān)的諸多基因，為后續(xù)血管紋相關(guān)的研究奠定基礎(chǔ)。
圖1：（上）299小鼠的11號(hào)染色體上17614267位點(diǎn)有一個(gè)逆轉(zhuǎn)座子LINE-1的插入，從而導(dǎo)致299小鼠的耳蝸產(chǎn)生血管紋（StriaVascularis）發(fā)育障礙（深紫色），繼而導(dǎo)致299小鼠全聾的生理表形。（左下）組織學(xué)切片顯示299小鼠的血管紋缺失；（右下）在體電生理顯示299小鼠的耳蝸中階蝸內(nèi)電位（EP）消失，鉀離子濃度（[K+]）大幅度降低。
綜上所述，作者鑒定了一株耳聾小鼠品系的致病突變和致病機(jī)理，利用一系列技術(shù)和方法，包括聽(tīng)覺(jué)電生理、毛細(xì)胞電生理、組織學(xué)、在體蝸內(nèi)電位記錄、小鼠遺傳學(xué)和轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析等，鑒定了L1是該小鼠的致病突變，血管紋組織發(fā)育障礙是該小鼠的致病機(jī)制。該研究首次報(bào)道了一株逆轉(zhuǎn)座子在非編碼基因區(qū)導(dǎo)致耳聾的小鼠，揭示了血管紋發(fā)育的過(guò)程，提示了可能的血管紋發(fā)育和功能相關(guān)新基因，為研究L1基因調(diào)控功能和血管紋發(fā)育和功能相關(guān)的耳聾疾病提供了新的動(dòng)物模型。
清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院-IDG/麥戈文腦科學(xué)研究院熊巍研究員為本文的通訊作者，生命學(xué)院博士生宋晨萌和李杰為本文的共同第一作者。清華大學(xué)生命學(xué)院博士生劉雙、侯函青、朱彤、陳姣鳳、劉戀，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院賈怡昌教授為本研究作出了重要貢獻(xiàn)。
論文鏈接：
https://www.pnas.org/content/118/40/e2107933118
供稿：生命學(xué)院
編輯：李華山
審核：呂婷
