Nieuw wetenschappelijk onderzoek naar
haarcelregeneratie door Tracey Pollard
Op 16 november 2018 verscheen in de nieuwsbrief van 'Actions on Hearing Loss-UK' een kort verslag van baanbrekend onderzoek naar haarcelregeneratie, dat de voorbije jaren in de VS gebeurde door Tracey Pollard en haar team. Zij hebben de precieze functie ontdekt van een eiwit met de naam ERBB2 datten grondslag ligtaan de regeneratie van haarcellen. Hun bevindingen zouden op een dag kunnen leiden tot een nieuwe benadering om het beschadigd gehoorvan mensen te herstellen.
Onderzoekers in de VS hebben de rol ontdekt van een eiwit met de naam ERBB2 die ten grondslag liggen aan de regeneratie van haarcellen. Hun bevindingen zouden op een dag kunnen leiden tot een nieuwe benadering om het horen van mensen te herstellen.
In Groot Brittannië zijn er naar schatting 11 miljoen mensen met een gehoorverlies meestal ten gevolge van beschadiging van de haarcellen (door trauma of veroudering) Het gehoorverlies bij deze mensen is permanent omdat de beschadigde haarcellen zich niet herstellen. Maar eigenaardig genoeg is dit bij vogels, reptielen en amfibieën wel het geval. Als hun haarcellen worden beschadigd, groeien ze opnieuw aan. Het lijkt erop dat alleen zoogdieren haarcellen niet opnieuw kunnen laten groeien - en niemand begrijpt echt waarom.
Dus om de haarcellen bij mensen opnieuw te laten groeien en hun gehoor te herstellen, moetener een manier gevonden worden om de processen die leiden tot hergroei van haarcellen of 'regeneratie' bij andere dieren, 'aan te zetten'. Onderzoekers over de hele wereld hebben geprobeerd te achterhalen wat deze processen zijn, waarom ze zijn uitgeschakeld bij zoogdieren en hoe ze weer kunnen worden ingeschakeld.
EGFR-eiwitten - kunnen ze hierbij betrokken zijn?
Onlangs hebben onderzoekers zich geconcentreerd op hoe een specifieke groep, of 'familie', van eiwitten, de EGFR-familie genaamd, mogelijk betrokken is bij het regenereren van haarcellen. Deze eiwitfamilie is actief in veel andere organen van het lichaam, zoals de spieren en de longen, waar ze beschadigd weefsel kunnen herstellen door cellen in het beschadigde orgaan te repliceren en te herstellen. Het is mogelijk dat deze eiwitten iets soortgelijks in het binnenoor (slakkenhuis) kunnen doen als reactie op schade veroorzaakt door blootstelling aan harde geluiden.
Van de EGFR-eiwitfamilie is ook bekend dat ze betrokken zijn bij het herstellen van beschadigde haarcellen bij vogels doordat ze ondersteunende cellen in het slakkenhuis stimuleren om te repliceren. Ondersteunende cellen ondersteunen, zoals hun naam al doet vermoeden, haarcellen door hen een fysiek kader te bieden om rond te groeien. Daarnaast is eerder aangetoond dat een specifiek lid van de EGFR-familie, ERBB2 genaamd, de replicatie van ondersteunende cellen in het vestibulaire (evenwicht) systeem van het binnenoor bevordert (die vergelijkbaar zijn met die in het slakkenhuis).
Er is dus bewijs dat suggereert dat EGFR-eiwitten een rol spelen bij de regeneratie van haarcellen, maar het is nog steeds niet duidelijk wat die rol is, of hoe de eiwitten die rol vervullen.
Ondersteunende cellen: (afbeelding geleverd door Professor David Furness, Keele University) Deze afbeelding toont ondersteunende cellen (cellen van Deiters) en buitenste haarcellen. Elke buitenste haarcel (te herkennen aan de 'haren' aan de bovenkant van het beeld, waarbij het hoofdlichaam van de haarcel zich vervolgens naar beneden uitstrekt naar de achterkant van het beeld) 'zit' op het hoofdlichaam van de cel van een Deiters ( te zien aan de onderkant van de afbeelding, vooraan). De cellen van elke Deiters strekken een dun proces naar boven uit naar de bovenkant van de afbeelding, wat verdere fysieke ondersteuning aan de haarcellen biedt.
ERBB2 in meer detail bekijken
Om haarcelregeneratie met succes te laten werken, moeten er minstens twee dingen gebeuren: ondersteunende cellen moeten zichzelf repliceren en dan moeten die nieuwe cellen in haarcellen veranderen.
Een team van onderzoekers aan de Universiteit van Rochester in de VS, geleid door Dr. Patricia White, samen met medewerkers van de Universiteit van Harvard, hebben ERBB2 en de mogelijke rol ervan bij de regeneratie van haarcellen bestudeerd. Ze hebben verschillende onderzoeksmethoden gebruikt om te achterhalen wat het doet en waar het in het slakkenhuis zit.
Het team heeft dit gedaan door cochleaire cellen (inclusief haarcellen en ondersteunende cellen) te bestuderen in het laboratorium, in structuren die explantaten worden genoemd, en ook in de binnenoren van muizen. Ze hebben verschillende manieren gebruikt om de activiteit van ERBB2 in ondersteunende cellen in deze twee systemen te regelen. In explants schakelden ze ERBB2-activiteit permanent over in ondersteunende cellen en keken ze naar het effect dat dit had op haarcelregeneratieprocessen. Ze ontdekten dat meer ondersteunende cellen zichzelf repliceerden toen ERBB2 permanent werd geactiveerd - wat suggereert dat ERBB2 ondersteunende cellen kan laten repliceren, één van de processen die nodig zijn voor correcte haarcelregeneratie.
Toen ze ERBB2-activiteit permanent in de binnenoren van muizen invoerden, vonden ze een verhoogd aantal haarcelachtige cellen in het slakkenhuis, die een aantal van de eiwitten produceerden waarvan we weten dat ze nodig zijn om een haarcel een haar te laten zijn cel. Dit suggereert dat ERBB2 ondersteunende cellen kan laten veranderen in deze haarcelachtige cellen, een ander deel van het proces dat nodig is voor de regeneratie van haarcellen.
Uiteindelijk gingen ze terug naar explantaten van cochleaire cellen waarin de ERBB2-activiteit normaal was en gebruikten ze kleine moleculen (zoals medicijnen) om ERBB2 in deze cellen te activeren. Ze zagen zowel ondersteunende celreplicatie als een toename van het aantal haarcelachtige cellen in de explantaten.
Ondersteunende cellen in de cochlea: (afbeelding verstrekt door professor Ed Rubel, University of Washington.) Dit beeld toont een zijdelings beeld van het binnenoor (slakkenhuis) van een muis, dat haarcellen in vaag blauw laat zien. Ondersteunende cellen worden geïdentificeerd door de dikke en dunne groene bundels voor de haarcellen, die het 'skelet' vormen dat de haarcellen ondersteunt. Zenuwcellen die verbinding maken met de haarcellen kunnen worden gezien als dunne rode lijnen achter de groene bundels van de ondersteunende cellen.
Dus wat betekent dit?
Uit de bevindingen van het team blijkt dat de EGFR-eiwitfamilie, met name ERBB2, cruciaal kan zijn voor de regeneratie van haarcellen. Geneesmiddelen die dit eiwit als doelwit hebben, kunnen daarom de regeneratie van haarcellen bevorderen en helpen het gehoor te herstellen door haarcelregeneratie.
Meer te weten komen
Het onderzoek beschreven in deze blog werd vorige maand gepubliceerd in het tijdschrift European Journal of Neuroscience - u kunt het abstract hier downloaden.
