Мутации, затрагивающие гены, известные как TMC1 и TMC2, были зарегистрированы в 2011 году лабораторией Джеффри Холта, доктора философии, отделения отоларингологии Детского отделения Бостона. Однако до сих пор не было ясно, что делают гены.
В новом исследовании Холт и его коллеги из Национального института глухоты и других коммуникативных расстройств (NIDCD) показывают, что белки, кодируемые генами, образуют каналы, которые превращают механические звуковые волны в электрические сигналы, которые разговаривают с мозгом. Крошечной точечной мутации — изменения одной основы или «буквы» в генетической последовательности — достаточно, чтобы вызвать глухоту.Соответствующие каналы для каждого из других органов чувств были идентифицированы много лет назад, но канал сенсорной трансдукции как для слуха, так и для чувства равновесия оставался загадкой, говорит Холт.
В исследовании участвовали так называемые мыши Бетховена, которые несут мутации в TMC1 и становятся глухими к второму месяцу жизни. У каждой мутации есть человеческий аналог, который вызывает явную форму генетической глухоты, в результате чего дети становятся полностью глухими в возрасте от 10 до 15 лет.Исследования сенсорных волосковых клеток улитки мышей, которые воспринимают звуковые колебания и передают сигналы в мозг, показали, что белки TMC1 и TMC2 необходимы для доставки кальция в клетки. Исследователи показали, что когда TMC1 был мутирован, приток кальция был уменьшен, и результирующий электрический ток был слабее в ответ на звук. «Это дымящийся пистолет, который мы искали», — говорит Холт.
Исследование также предоставило доказательства того, что:Белки TMC1 и TMC2 действуют как резервные копии друг друга, объясняя, почему потеря слуха происходит постепенно, а не сразу. «TMC2 может компенсировать потерю функции TMC1, но не полностью», — говорит Холт.
Эти два белка могут создавать структуры каналов либо по отдельности, либо в сочетании в группы, предполагая, что они могут помочь сделать разные волосковые клетки чувствительными к разным диапазонам высоты звука. «Есть градиенты экспрессии этих двух белков, которые, как мы думаем, участвуют в настройке сенсорной клетки», — говорит Холт.Основываясь на первоначальном генетическом открытии в 2011 году, сейчас проводится исследование генной терапии на мышах, чтобы выяснить, может ли повторное введение генов TMC1 и / или TMC2 во внутреннее ухо восстановить слух.
Команда ищет электрические сигналы в 8-м черепном нерве, указывающие на то, что мозг получает сигнал, и, что более важно, реагируют ли животные на звук.