crece nuevas células ciliadas auditivas en los mamíferos

ANN ARBOR, MI - Universidad de los científicos de Michigan han utilizado terapia génica para crecer nuevas células ciliadas auditivas en cobayas adultos - un descubrimiento que podría conducir a nuevos tratamientos para la sordera humana y la pérdida de audición relacionada con la edad.

Células ciliadas sanas son vitales para la capacidad de oír, pero el envejecimiento, infecciones, ciertos medicamentos y la exposición a ruidos fuertes pueden dañar o destruir las células de pelo que causan la pérdida auditiva neurosensorial - una condición que afecta a más de 30 millones de estadounidenses. Desde el descubrimiento, a finales de 1980, que las aves pueden regenerarse espontáneamente células ciliadas dañadas, los científicos han estado tratando de encontrar una manera de inducir la sustitución de las células ciliadas perdidas en los mamíferos.

Científicos de la UM han logrado este objetivo mediante la inserción de un gen llamado Math1 en las células epiteliales que recubren no sensoriales del oído interno. Los resultados del estudio serán publicados en la edición del 1 de junio de la revista Journal of Neuroscience.

"Encontramos que las células epiteliales no sensoriales en la cóclea de cobaya adulto puede generar nuevas células ciliadas sensoriales después de la expresión de Math1," dice Yehoash Raphael, Ph.D., profesor asociado de otorrinolaringología en la Escuela de Medicina de la UM, quien dirigió la estudio. "También encontramos que algunas de estas células ciliadas pueden atraer el crecimiento de nuevas fibras de las neuronas auditivas."

En un oído normal, las vibraciones de las ondas sonoras golpean el tímpano se transfieren al fluido dentro de un órgano ósea en forma de caracol llamada cóclea, que es el componente auditivo del oído interno. Cuando el líquido se mueve cocleares, que estimula el movimiento en miles de pequeñas proyecciones en las células ciliadas que recubren el interior de la cóclea. Células ciliadas móviles inician señales eléctricas, que son recogidos por las fibras nerviosas auditivas y llevadas a un área del cerebro llamada la corteza auditiva. Si las células ciliadas dañadas o faltantes, las señales eléctricas no se generan y la audición se deteriora.

"Durante la fase embrionaria de desarrollo de un animal, las células ciliadas y células de apoyo tienen un origen común. Las células que expresan Math1 están destinados a convertirse en células de pelo, mientras que la expresión Math1 es inhibida en las células no sensoriales restantes ", dice Raphael.

"Tras el desarrollo embrionario, la producción de células del cabello cesa. A diferencia de otras células epiteliales en la piel o el intestino, epitelios en el oído interno no contienen células madre, por lo que no hay una fuente de renovación ", explica Rafael. "Esa es la razón principal por la pérdida de células ciliadas es permanente. Cuando lo comenté sobre-Math1 en células no sensoriales de la cóclea madura, sin embargo, encontramos que hace que se transdiferenciarse o cambian su personalidad para convertirse en células de pelo ".

"Sabíamos que la transdiferenciación de células de sostén era una fuente importante de nuevo desarrollo de las células de pelo en las aves", dice Raphael. "Pero no había pruebas de que iba a funcionar en los mamíferos. Empezamos experimentos de terapia génica en 1994 y nos tomó siete años para desarrollar un método exitoso de introducir el gen en el epitelio coclear no sensorial ".

Dr. Kohei Kawamoto, Ph.D., un ex investigador de la UM que realizó los experimentos de laboratorio, usa un adenovirus como vector para administrar el gen Math1 a las células epiteliales del oído interno. Kawamoto inyecta el vector Math1 en fluido del oído interno de los conejillos de indias 14 adultos. El mismo procedimiento, pero sin la transferencia del gen Math1, se realizó en 12 animales de control emparejados.

De treinta a 60 días después de la inoculación, los científicos de la UM utilizan microscopios electrónicos de barrido para examinar oídos internos de ambos conjuntos de animales. En cobayas experimentales que recibieron el gen Math1, los científicos encontraron nuevas células de pelo que crecen en las zonas donde las células ciliadas son típicamente ausente. No se encontraron nuevas células de pelo en los animales de control.

"El oído interno es un objetivo ideal para la terapia génica, ya que se cierra - no sellada, pero muy bien aislado," dice Rafael. "Siempre y cuando la cantidad se inocula es pequeño, la propagación a otros órganos es mínimo, y el riesgo de toxicidad sistémica es casi cero."

Debido a que la cantidad total de fluido en el oído interno de un conejillo de indias es tan pequeño, el impacto mecánico de inyectar el fluido vector viral en el fluido coclear dañado algunas de las células ciliadas en animales de experimentación. "Si bien esto es una preocupación, creemos que la tecnología de micro-inyección se puede mejorar para evitar este trauma mecánico", dice Raphael. "La cóclea humana es más grande que una cóclea de cobaya y puede tolerar mejor la inoculación. Además, los candidatos humanos sordos profundos de este enfoque de transferencia de genes probablemente tengan severa pérdida de células ciliadas pre-existente, para empezar, por lo que el riesgo de efectos secundarios inducidos mecánicamente-serían algo menos preocupante ".

Uno de los resultados más sorprendentes del estudio fue el descubrimiento de las fibras nerviosas largas y delgadas que crecen hacia algunas de las células capilares recién formados. "Esto sugiere que estas células pueden proporcionar señales para atraer a los axones y que las neuronas pueden responder a estas señales", dice Raphael.

En la siguiente etapa de la investigación, Raphael determinará si las células ciliadas del conejillo de Indias son funcionales y capaces de transmitir señales de sonido a las neuronas auditivas. También planea probar el procedimiento en el envejecimiento de los animales y en los animales que son completamente sordos.

"Esto es sólo el principio", dice Raphael. "Es en realidad una prueba de principio para demostrar que, con la terapia génica adecuada, estas células no sensoriales tienen la competencia para convertirse en células de pelo."

La investigación fue financiada por el Instituto Nacional de la Sordera y Otros Trastornos de la Comunicación de los Institutos Nacionales de Salud y con el apoyo de GenVec, Inc. GenVec proporciona su tecnología patentada adenovector para entregar el gen atonal, Math1. Raphael era un consultor ocasional a GenVec, pero no tiene ningún interés financiero significativo en la empresa.

En primer autor del artículo era Kohei Kawamoto, Ph.D., un ex investigador de la UM que ahora trabaja en la Universidad Médica de Kansai en Osaka, Japón. Los co-autores del artículo incluyen Douglas E. Brough, Ph.D., director de ciencias de vectores en GenVec, Inc .; Shin-Ichi Ishimoto, Ph.D., un ex investigador de la UM; y Ryosei Minoda, Ph.D., becario post-doctoral en la Escuela de Medicina de la UM.