创新内耳类器官技术！Sci China Life Sci一步法优化内耳类器官培养，高效生成毛细胞并精准模拟药物毒性反应

在全球范围内，听力损失影响着超过5%的人口，而这一问题的关键在于内耳中的毛细胞。毛细胞作为将声波转化为电信号的关键细胞，一旦受损，因其无法再生，往往会导致永久性听力损失。传统的研究模型，如小鼠模型和细胞系，在研究听力损失和毛细胞保护方面存在诸多局限性，难以满足科研与临床需求。在此背景下，新型研究模型的开发迫在眉睫。

近日，一项发表于Sci China Life Sci的研究Optimized inner ear organoids for efficient hair cell generation and ototoxicity response modeling为我们带来了新的希望。

研究团队成功开发出一种新型的一步法自组织内耳类器官系统。该系统通过优化培养基成分，摒弃了传统多步骤的繁琐流程，显著提高了毛细胞的生成效率。研究人员发现，去除VPA这一成分，能够打破其对祖细胞向成熟毛细胞分化的阻碍，平衡祖细胞的扩增与分化过程。同时，添加BMP抑制剂DMH1，可大幅提升毛细胞的形成比例，在细胞扩增阶段添加效果更为显著。此外，筛选出的PKC激活剂Prostratin，能进一步提高毛细胞的生成效率。

图 1：建立具有更高比例毛细胞的一步法内耳类器官培养体系

经过一系列优化，研究人员确定了O6培养条件。在O6条件下，内耳类器官呈现出实心结构，与传统S7条件下的空心结构形成鲜明对比。O6类器官不仅表达高水平的毛细胞标记物，还拥有类似天然内耳毛细胞的功能特征。从电生理记录结果来看，其钙离子和钾离子电流表现与天然内耳毛细胞高度一致。

图 2：优化的内耳类器官在多项检测中展现结构特性和优势

深入的单细胞RNA测序分析显示，O6类器官在细胞组成上更具优势，能够捕获更多种类的支持细胞，且增殖细胞比例更高，细胞类型分布更均匀，更精准地模拟了天然耳蜗的环境。在毛细胞亚型方面，O6类器官展现出更丰富的多样性，涵盖了处于不同成熟阶段的毛细胞。通过轨迹分析，研究人员还清晰地描绘出了毛细胞从支持细胞分化的动态过程，其基因表达变化与体内情况高度契合。

为了拓展内耳类器官在疾病建模方面的应用，研究团队测试了庆大霉素和顺铂对类器官中毛细胞的影响。结果表明，这两种药物在特定浓度下均能导致毛细胞显著受损，这为后续药物筛选实验奠定了基础。利用该优化后的类器官模型，研究人员对多种已知的具有毛细胞保护潜力的化合物进行了验证。

实验结果令人振奋，Wnt通路激活剂CHIR99021、Dabrafenib以及PTEN抑制剂VO-OHpic trihydrate等化合物，均能有效提高受损毛细胞的存活率，充分证明了该模型在药物筛选方面的实用性。

图 3：高效内耳类器官作为保护性药物筛选的平台

图 4：内耳类器官策略和分析示意图

综上所述，这项研究开发的一步法内耳类器官系统为内耳生物学研究提供了更为可靠的模型，极大地简化了类器官的生成过程，提高了毛细胞的分化效率。同时，该系统为药物筛选搭建了高效平台，有助于加速新型耳保护药物的研发进程，为听力损失的治疗带来了新的曙光。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Qin X, Fu L, Li C, Tan X, Yin X. Optimized inner ear organoids for efficient hair cell generation and ototoxicity response modeling. Sci China Life Sci. Published online January 23, 2025. doi:10.1007/s11427-024-2803-1