Frizzled10阳性内耳干细胞在前庭毛细胞再生中的作用及调控机制

The damage of hair cell in the utricle can lead to balance disorders. Some reports proposed Wnt responsive cell Lgr5 positive inner ear stem cells specifically expressed in striolar region after hair cell damage and acquired the characters of hair cell progenitors. Meanwhile we verified that Wnt receptor Frizzled10 specifically expresses in Sox2 negative supporting cells of striolar region, which differentiate into hair cells. Therefore in this project we will focus on the role of Frizzled10 on hair cell regeneration and propose to fulfill the following aims: 1. The proliferation and differentiation of Frizzled10-positive inner ear stem cells and the ability to regenerate hair cells were studied by flow sorting in vitro amplification experiment; 2. RNAseq was used to study the difference between Frizzled10 positive cells and LGR5 positive cells in gene expression level, so as to reveal the difference mechanism leading to the proliferation, differentiation and hair cell regeneration of the two types of cells; 3. To study the effect of Frizzled10 positive cells on hair cell regeneration in vitro and in vivo in injured vestibular hair cell models. The goal of this study is to establish the experimental foundation for the clinical treatment of balance dysfunction by stem cell therapy.

椭圆囊毛细胞的损伤或缺失会导致平衡障碍。有报道表明，椭圆囊毛细胞受损后，微纹区特异出现的Lgr5阳性内耳干细胞可再生毛细胞；申请人前期研究发现，Wnt受体Frizzled（Fzd）10特异表达在微纹区Lgr5阳性细胞中的Sox2阴性支持细胞,且分化形成毛细胞。因此本项目拟研究Fzd10阳性内耳干细胞在毛细胞再生中的作用及其调控机制。拟实现：一、通过流式分选体外扩增实验研究Fzd10阳性内耳干细胞增殖分化及再生毛细胞能力；二、通过RNAseq研究FZD10阳性细胞和LGR5阳性细胞对照分析这两类细胞在基因表达层面的差异从而揭示导致两类细胞在增殖、分化及毛细胞再生的差异机制。三、在体内及体外损伤前庭毛细胞模型中研究FZD10阳性细胞对毛细胞再生的作用。本项目将为临床上应用干细胞恢复平衡功能奠定基础。

眩晕作为一种常见的疾病，已成为一个全球性的健康问题。哺乳动物前庭毛细胞的损伤是造成平衡障碍从而导致眩晕的主要原因。有研究发现，哺乳动物椭圆囊毛细胞受到损伤后有新的未成熟的毛细胞再生，这就表明在毛细胞受到损伤后椭圆囊中存在干细胞或前体细胞，因此最理想的治疗平衡功能受损的方法是通过调控促进干细胞或前体细胞再生毛细胞，达到前庭椭圆囊结构和功能的修复，从而在根本上恢复平衡功能。目前这些干细胞或前体细胞的来源、功能，以及再生毛细胞的调控还不清楚。有文献报道，在小鼠椭圆囊的损伤模型中，Lgr5重新表达于部分支持细胞中，这些Lgr5阳性细胞具有毛细胞前体细胞的特性。申请人前期研究发现，Wnt受体Frizzled10特异表达在微纹区Lgr5阳性细胞中的Sox2阴性支持细胞。因此申请人认为，Frizzled10阳性可作为这类Sox2阴性支持细胞的marker分子，是内耳干细胞的富集群体。通过本项目我们发现椭圆囊中Frizzled10阳性细胞能够在体外形成克隆球，并分化形成毛细胞样的细胞，表明Frizzled10阳性细胞是一类毛细胞前体细胞。我们通过细胞转录组测序对不同类型的前庭毛细胞前体细胞的差异进行分析。这些差异表达的基因可能是造成细胞具有不同增殖分化能力的关键基因。同时，我们还发现，Frizzled10还大量表达于螺旋神经节中的胶质细胞。通过谱系追踪Frizzled10阳性胶质细胞，结果发现部分胶质细胞转分化为螺旋神经元。这表明Frizzled10阳性胶质细胞可以作为螺旋神经再生的前体细胞发挥作用。以上结果表明，内耳中的Frizzled10阳性细胞在前庭器官或听觉系统中均发挥前体细胞的功能，这对毛细胞或螺旋神经元的原位再生具有重要意义。