使用新开发的三维模型研究鼻子中的神经组织再生，塔夫茨大学医学院和生物医学科学研究生院（GSBS）的研究人员及其同事发现，一种被认为是休眠的干细胞可能在保持嗅觉方面发挥着比原先认为的更重要的作用。
使用新开发的三维模型研究鼻子中的神经组织再生，塔夫茨大学医学院和生物医学科学研究生院（GSBS）的研究人员及其同事发现，一种被认为是休眠的干细胞可能在保持嗅觉方面发挥着比原先认为的更重要的作用。
与中枢神经系统的细胞不同，鼻腔中的感觉神经元在生活中具有出色的再生能力，尽管其几乎不断地暴露在外部环境中。
COVID-19等病毒感染、接触毒素，甚至衰老本身都可能削弱这些细胞的功能或其复制能力，从而导致部分或完全失去嗅觉。研究团队设计了一种新的、易于创建的三维嗅觉组织小鼠模型或类器官，以帮助科学家更好地研究鼻子中神经元是如何不断形成的，以及这个过程为何会在疾病和衰老中减弱。
他们的研究最近发表在《细胞报告方法》上，利用该小鼠模型展示了两种鼻部干细胞，称为水平基底细胞（HBCs）和球状基底细胞（GBCs），如何相互沟通并支持对方以发展新的嗅觉神经组织。
“我们的研究表明这两种干细胞可能是相互依赖的，”该研究的高级作者、发育、生物分子和化学生物学系的研究助理教授布赖恩·林（Brian Lin）说道。“我们认为基本上处于休眠状态的一种细胞——HBCs——实际上在支持新神经元的产生和修复受损组织方面发挥着关键作用。”
利用这一模型，团队识别出一种特定的HBCs亚群，由其产生的蛋白质KRT5标记，积极支持新的嗅觉神经元的生成。研究人员观察到这些特定的HBCs在类器官的形成中发挥着关键作用，他们发现当这些细胞在类器官培养中被选择性地耗竭时，新神经元的生成显著受损。这些结果表明，这些曾被认为是休眠的干细胞在再生过程中是重要的参与者。
“我们还观察了不同年龄小鼠的细胞，并在模型中培养它们，”林说道。“我们发现老年小鼠细胞生成新神经元的能力有所下降。我们认为这可能是由于老化时GBC群体的减少，但我们需要进一步研究以验证这一假设，如果是这样的话，开发方法以重振它们。”
易于使用的模型
该研究的主要作者朱莉安娜·古奇奥（Juliana Gutschow Gameiro），曾是访问GSBS的博士生，来自巴西帕拉那州伦德里纳州立大学。林表示，她致力于开发一种在资金和设备有限的实验室中易于创建的模型。
“由于嗅觉丧失与COVID-19以及帕金森病和其他疾病相关，这几年来自不同领域的研究人员开始研究嗅觉上皮细胞的数量显著增加，”林说道。
“我们希望开发一种易于使用的模型，以便非干细胞生物学家和在资源有限的实验室工作的人能够利用它更好地理解嗅觉神经元如何再生，以及导致该过程减弱或完全失效的原因，”他说。
下一步：人类类器官
最终目标是使用这一小鼠组织模型的嗅觉感受神经元作为开发人类类器官的途径，旨在筛选药物以治疗嗅觉显著下降或消失的人。
类器官使临床前试验研究比使用整体动物或现有的人类细胞培养更快、更便宜且可能更有效。类器官已经被开发用于肺、肾脏和其他器官，但尚未用于人类嗅觉组织。
“从人类获取纯粹的嗅觉组织是具有挑战性的，”林说道。个人需被麻醉，然后用类似于COVID测试棉签的刷子深推进鼻腔。与他们的小鼠模型不同，通过这一过程收集的人类呼吸干细胞和嗅觉干细胞难以分离。
研究团队下一个挑战是开发出一种简单、廉价的技术，以分离出人类嗅觉干细胞并诱导其在实验室中生长。
