mTOR信号通路在耳蜗毛细胞发育和存活中的调控作用及其机制研究

Mammalian cochlea hair cells cannot regenerate after injury, so it is of great value to explore the mechanism of hair cell development and survival. We previous studies showed that the activation of mTORC1 in hair cells led to premature hair cell loss, while the down-regulation of mTORC1 activity made mice to prevent age related hearing loss (ARHL). However, the role of mTOR signaling in hair cell development and survival remains unclear. We constructed knockout mice with three key genes of mTOR signaling pathway: mTOR, Rictor and Raptor. This project will systematically study the regulation mechanism of mTOR signaling pathway in hair cell development and survival in transgenic mice. We aim to investigate the following three questions: 1. To study the activation pattern of mTOR signaling pathway in hair cells of mice at different stages; 2.Systematically study the effect of mTOR pathway deletion on hair cell development and survival; 3. Screens were used to select the downstream targets of mTOR signaling pathway, so as to systematically study the specific regulatory mechanism of mTOR signaling pathway in regulating hair cell development and survival. This project will provide scientific and theoretical basis for the prevention and treatment of auditory diseases in clinic.

哺乳动物耳蜗毛细胞损伤之后不能再生，因此探索毛细胞发育和存活机制具有重要的研究价值。申请人之前研究表明在毛细胞中激活mTORC1导致毛细胞早衰，而下调mTORC1活性会使小鼠抗老年性耳聋，但是关于mTOR信号通路在毛细胞发育和存活中的具体作用还不清楚。申请人目前已经构建了三种mTOR信号通路关键基因mTOR、Raptor、Rictor的敲除小鼠，本项目将通过转基因小鼠系统的研究mTOR信号通路在毛细胞发育和存活中的调控作用及其机制。拟研究以下三问题：（1） 研究mTOR信号通路在小鼠不同时期听毛细胞中的激活模式；（2） 系统研究mTOR信号通路缺失对毛细胞发育和存活的影响；（3） 筛选出mTOR信号通路下游的靶标，进而系统研究mTOR信号通路调控毛细胞发育和存活具体的调控机制。本项目将为临床上预防和治疗听觉疾病提供科学依据及理论基础。

FDA批准的药物西罗莫司(sirolimus)可以抑制mTOR，是针对啮齿动物和人类衰老的主要候选药物。我们之前证明西罗莫司可以治疗小鼠ARHL。在这项研究中，我们进一步证明西罗莫司可以保护小鼠免受可卡因诱导的听力损失。然而，通过有效性和安全性测试，我们发现当给予大剂量西罗莫司时，小鼠出现了严重的听力损失。通过对小鼠模型进行药物和遗传干预，我们证明mTORC2的失活是听力损失的主要驱动因素。在机制上，mTORC2主要通过磷酸化AKT/PKB信号通路发挥作用，而P53活性的降低极大地减弱了mTORC2缺陷小鼠听力表型的严重程度。我们还发现选择性激活mTORC2可以保护小鼠免受声损伤和顺铂诱导的耳毒性。因此，在本研究中，我们发现了mTORC2的功能，并建议其治疗激活可能是预防感音神经性听力损失的一种潜在有效和有前途的策略。更重要的是，我们阐明了西罗莫司的副作用，并为临床合理使用该药物提供了评价标准。