Regeneration von Haarsinneszellen – Einblick in molekulare Mechanismen

Eine aktuelle Studie gibt Einblick in molekulare Mechanismen zur Regeneration von Haarsinneszellen. Eine entscheidende Rolle spielt dabei der ERBB2-Signalweg. Die Studie liefert neue Erkenntnisse wie dessen Aktivierung funktioniert.

Ein häufiger Grund für Schwerhörigkeit ist die Zerstörung von Haarsinneszellen, die sich beim Menschen nicht regenerieren können – bei Vögeln und Fischen allerdings schon. Mit ihrer aktuellen Studie sind die Froschenden des Del Monte Instituts für Neurowissenschaften, Rochester, USA dem Mechanismus, der der Regeneration von Haarsinneszellen zu Grunde liegt, einen Schritt näher.

„Aus früheren Arbeiten wissen wir, dass die Expression eines aktiven Wachstumsgenes – ERBB2, das Wachstum neuer Haarsinneszellen in Säugetieren aktivieren konnte, aber wir hatten nicht vollständig verstanden, warum“, erklärt Patricia White, PhD, Professorin für Neurowissenschaften und Hals-Nasen-Ohrenheilkunde am Medical Center der Universität Rochester. Die Studie von 2018 unter der Leitung von Jingyuan Zhang, PhD, zu diesem Zeitpunkt Postdoc im White Lab, konnte zeigen, dass ie Aktivierung des ERBB2-Signalwegs eine Kaskade zellulärer Ereignisse auslöste, durch die die Stützzellen der Cochlea anfingen sich teilen und benachbarte Stammzellen aktivierten, die zu neue sensorischen Haarzellen ausdifferenzierten. „Die aktuelle Studie zeigt uns, wie diese Aktivierung passiert – das ist ein signifikanter Fortschritt hin zu dem Ziele neue Haarsinneszellen in Säugetieren zu generieren“, so White weiter.

Mittels Single-cell-RNA-Sequenzierung bin Mäusen, verglich Whites Team Zellen mit einem überreaktiven Wachstumsgen (ERBB2 Signalisierung) mit ähnlichen Zellen, bei denen es keine solchen Signale gab. Sie konnten zeigen, dass ERBB2 eine stammzellähnliche Entwicklung förderte, indem die Expression verschiedener Proteine initiiert wurde – unter anderem SPP1, ein Protein, dass Signale über den CD44-Rezptor weiterleitet. Vom CD44-Rezeptor ist bekannt, dass er in cochlearen Stützzellen vorkommt. Dieser Anstieg der Zellantwort fördert Mitose in den Stützzellen, ein Schlüsselereignis für die Regeneration.

„Als wir diesen Prozess in adulten Mäusen untersucht haben, konnten wir zeigen, dass die ERBB2-Exression die Expression von SPP1 förderte, da zur Aktivierung von CD44 notwendig ist und zum Wachstum neuer Haarzellen“, so Dorata Piekna-Przybylska, PhD, Wissenschaftlerin im White Lab und Erstautorin der Studie. Diese Entdeckung habe klar gemachte, dass Regeneration nicht nur auf frühe Entwicklungsstadien begrenzt ist, So Pienkna-Przybylska weiter. „Wir glauben, wir können unsere Ergebnisse nutzen, um die Regeration bei Erwachsenen zu fördern. Deshalb planen wir weitere Analyse des Phänomens aus einer mechanistischen Perspektiver, um herauszufinden, ob die auditorische Funktion in Säugetieren nach Beschädigung verbessert werden kann. Das ist letztendlich unser Ziel“, so die Studienautorin über künftige Forschungsansätze. (ja)