空军总医院周岩博士带您探秘重塑听觉

来源:空军总医院作者:周岩责任编辑:张曦晛
2016-01-23 10:21

很少有人去争论“是否应该修复视觉?”,而对于听觉修复的态度——则充满着暧昧。“耳聋”文化支持者们的态度其实很积极——面对人生很积极。他们认为“听不到东西”不是问题。但这……也是一个很有趣的问题:“用积极来面对无奈……”的同时,告诉我们“修复听觉的科学道路充满着荆棘”。

听力丧失的最大原因是毛细胞的损伤或缺失。这个毛细胞是一个生物力学中介,负责将声音转换成电信号。和鱼鸟不同,哺乳动物的毛细胞死亡后无法再生。这就给科学家们提出了个任务——如何开发一种精妙的新方法来替代或是创造出一个完整的、崭新的毛细胞?如果想利用生物学方式来生成新的毛细胞,那么可能有两种修复方法:一为干细胞,另一为基因治疗。这两种方法都是最前沿的研究领域。但是,“前沿”也意味着“不确定的艰难”。随着工程学方法的蓬勃发展和不断更新,工程学家发现耳蜗植入体可绕过毛细胞再生的障碍。

 

首先,让我们来粗略看看生物学方法。

干细胞具有可塑性和可控性。也就是说,只要能找到正确的“哄骗”方法,这些干细胞就可被劝服并变成科学家们所期望的各种细胞,包括听觉毛细胞。斯坦福大学的一个团队试图在”盘子”里(培养皿)制造毛细胞样细胞,他们所使用的干细胞来源于小鼠的胚胎。将干细胞放置在一个高度特异性的生物环境中,并最终制造出了不成熟毛细胞——一团拥有纤毛突起的细胞簇——当它们被触摸时,可以产生电信号。虽然充满了希望,但仍有一个鸿沟横梗于科学家面前——“盘子”里的小鼠细胞和健康人耳的毛细胞之间的巨大差异。

于是,科学家们想出了另一个办法来试图跨越这个鸿沟——使用来源于成人嗅细胞的干细胞。通俗的说,就是用鼻子细胞来修复耳朵细胞。鼻粘膜上皮细胞层是一个很神奇的组织,拥有令人惊讶的创造能力,因而这是天然的干细胞资源库。先采集这些细胞,然后将它们移入丧失听力的小鼠耳内。一个月后,科学家们发现了惊奇的效果,这些小鼠的听力恢复程度要远远好于对照组(也就是未接受干细胞移植的小鼠)。虽然这些新的干细胞并没有整合进入耳蜗组织内,但是它们为残存的毛细胞提供了确确实实、有益处的生物信号。这为干细胞的研究带来了一个新的价值观——干细胞也可用于制造“支持”细胞,而不一定要死抱着“替代”不放。

而基因治疗使用的却是另一种完全不同的方法——制造毛细胞。形如其名,这种治疗方法的所有因素都和基因有关。如同所有的伟大构想,基因治疗确确实实很简单——找到目的基因,然后孤立、扩增,最后将它传送到需要的地方。应用哺乳动物基因修复听觉的基因治疗,我们称之为ATOH1(无调性同源物质1)。正常情况下,这个基因能产生一种蛋白,我们称之为“转录因子”。这种蛋白能开启或关闭其他基因。之所以能受到如此关注,是因为ATOH1在制造某一类型细胞中起到了至关重要的作用,包括毛细胞。科学家们相信,在内耳的人工修复中,ATOH1应当可以创造出一个合适的环境,刺激毛细胞发展的新浪潮。

将准确数量的基因传送到准确的位置,这本身就是一种艺术。这种科学艺术要想实现,在很大程度上需依赖于一种特殊的工程材料——减毒病毒。这似乎很让人惊讶,可确实如此——病毒扮演着一个完美的“快递小哥”的角色:与人类高适应度共存,可以自我复制,而且想要什么基因就能产生什么基因,并且是高浓缩的。如果这种生物方式能实现并服务于人类,那么修复听力最终将成为“例行公事”。

最后,让我们了解了解“人工耳蜗”。

 

在听觉修复的艰难旅程里,工程学的终极靶标就是——人工耳蜗植入。这完全不同于助听器,人工耳蜗植入可将声音传送给那些完全耳聋的人,不论是先天的还是继发的。这个装置的外部设备安放在耳后,由一个麦克风和语音处理器构成。人类语言所产生的声音被赋予了优先处理权。在语音处理器的内部,先过滤掉一些无关紧要的频率(比如风声),然后导向归航人声中的绝大多数信息。一旦分析完毕,结果信息就会被传递至埋置于皮肤下的接收机,进一步将声音信息转化成电脉冲。如同视网膜植入体,周围环境中某一个点的信息,不论是光还是声音,都会被转换成更多的脑电脉冲,以供大脑识别。

这些电信息最终被分流至人工耳蜗的核心元件——一个埋置于耳蜗内的微小电极阵列。这个核心元件接收到所有的电脉冲后,直接刺激听神经的不同部位,这样就完全彻底的绕开了毛细胞。尽管这个小装置仍然不能享受完整的声音、美妙的音乐,但是这项技术能让失聪的人感知到更多的环境信息,尤其重要的是——其他人的声音。

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