非人灵长类耳蜗单细胞转录组图谱揭示听觉器官的分子异质性及进化保守性

《Nature Communications》:Molecular heterogeneity of the non-human primate cochlea

【字体: 时间:2026年01月18日 来源:Nature Communications 15.7

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  本研究针对非人灵长类耳蜗细胞组成缺乏系统图谱的问题,通过单核RNA测序技术构建了食蟹猴耳蜗的高分辨率细胞图谱,揭示了毛细胞、螺旋神经元等关键听觉细胞的保守性特征及神经胶质细胞的物种特异性差异,并绘制了听力损失相关基因的跨物种表达谱。该研究为理解人类听觉生理与疾病机制提供了重要参考,对开发基因治疗策略具有指导意义。

  
听觉是人类感知世界的重要途径,而耳蜗作为内耳中负责声音转换的核心器官,其细胞组成的复杂性一直是听觉研究的关键难点。尽管小鼠模型已广泛用于听觉机制探索,但由于物种间生理结构差异,其研究结论向临床转化存在局限。非人灵长类与人类亲缘关系更近,但对其耳蜗细胞类型的系统解析仍属空白。2026年发表于《Nature Communications》的一项研究,首次通过单核RNA测序技术构建了食蟹猴耳蜗的全细胞图谱,揭示了听觉器官在进化过程中的保守性与特异性。
研究团队采用单核RNA测序技术对1岁、5岁和11岁食蟹猴的耳蜗组织进行分析,共捕获36,701个细胞核,覆盖耳蜗上皮、螺旋神经节、血管纹等主要结构。通过跨物种整合分析(scVI、CCA等方法)与免疫荧光验证,系统比较了猴与小鼠耳蜗细胞的转录组特征。
耳蜗细胞图谱的构建
研究通过单核测序数据聚类识别出20余种细胞类型,包括毛细胞、支持细胞、螺旋神经元等。标记基因表达模式(如MYO7A标记毛细胞、OTOG标记支持细胞)在猴与小鼠间高度保守,免疫荧光验证了CALB1、OTOF等蛋白的细胞定位一致性。
听觉受体的保守性特征
毛细胞分为内毛细胞(IHC)和外毛细胞(OHC),二者在猴与小鼠中均表达SLC17A8、TBX2(IHC标志)和SLC26A5(Prestin蛋白,OHC运动关键基因)。电生理记录证实食蟹猴OHC具备电压驱动运动能力,表明其功能与小鼠相似。
胶质细胞的物种特异性差异
螺旋神经节区域的胶质细胞分为卫星胶质细胞(SGC)、髓鞘化施万细胞(MSC)和非髓鞘化施万细胞(NMSC)。尽管形态相似,但胶质细胞标记基因(如SCN7A、NCAMP)在猴与小鼠间表达模式差异显著。RNAscope技术显示猴胶质细胞中GRIA2(谷氨酸受体)和CLU(簇集蛋白)具有独特空间分布,提示其钾离子缓冲与碎片清除功能可能存在物种特异性适应。
螺旋神经元的分子分型
螺旋神经元(SGN)分为I型(听觉传导主力)和II型(可能参与伤害感知),其中I型可进一步分为IA、IB、IC亚型。研究发现CALB1在猴II型神经元中特异性表达,而小鼠中该基因标记I型神经元。转录因子PBX3在猴II型神经元中特异性高表达,可能参与灵长类特异的神经元发育调控。
听力损失基因的跨物种映射
通过比对遗传性听力损失相关基因(如POU4F3、GJB2),研究发现多数基因在猴耳蜗中具有细胞类型特异性表达模式,且与小鼠高度保守。例如GJB2(编码连接蛋白26)在支持细胞中广泛表达,与人类遗传性耳聋病理机制相符。
该研究首次绘制了非人灵长类耳蜗的单细胞转录组图谱,不仅证实了听觉核心细胞类型的进化保守性,还揭示了胶质细胞等辅助细胞的物种特异性适应机制。所构建的基因表达谱为人类听觉疾病机制研究提供了直接参考,尤其为基于灵长类模型的基因治疗优化奠定了分子基础。未来结合空间转录组与类器官技术,有望进一步揭示耳蜗频率拓扑结构的形成机制及毛细胞再生策略。
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