Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Menschliche Hörzellen aus dem Reagenzglas

02.10.2018

Forschenden der Universität und des Inselspitals Bern ist es erstmals gelungen, menschliche Innenohr-Zellen im Labor zu erzeugen und deren Herkunft zu untersuchen. Dies wird es in Zukunft ermöglichen, neue Behandlungsmethoden für Hörbeeinträchtigung zu erforschen.

Rund 5% der Weltbevölkerung leidet an Schwerhörigkeit. Sie hat weitreichende Auswirkungen für die Betroffenen und die Gesellschaft als Ganzes. Allein der Hörverlust bei Erwachsenen zählt zu den fünf grössten Krankheitslasten in Europa und verursacht enorme sozioökonomische Kosten. Die Hörfähigkeit kann zwar mit Hörgeräten oder Implantaten verbessert werden, eine wirksame Ursachenbehandlung bei Hörbeeinträchtigungen gibt es aber bis heute nicht.


Menschliche Cochlea nach zehn Wochen Entwicklungszeit, immungefärbt zur Identifizierung von Haarzellenvorläufern: «CD271» in gelb, «p27» in grün.

© Marta Roccio und Michael Perny, Inner Ear Research Laboratory, Department for BioMedical Research (DBMR), Universität Bern


Audiologische Untersuchung, Universitätsklinik für Hals-, Nasen- und Ohrenkrankheiten (HNO), Kopf- und Halschirurgie, Inselspital.

© Tanja Läser für Insel Gruppe AG

Eine Gruppe von Forschenden des Department of Biomedical Research (DBMR) der Universität Bern und der Universitätsklinik für Hals-, Nasen- und Ohrenkrankheiten (HNO), Kopf- und Halschirurgie des Berner Inselspitals hat nun in Zusammenarbeit mit weiteren Beteiligten des internationalen Konsortiums «OTOSTEM» einen grossen Schritt in Richtung Ursachentherapie von Schwerhörigkeit gemacht.

Erstmals gelang es ihnen, die Entwicklung von menschlichen «Haarzellen», die im Innenohr für die Geräuschrezeption zuständig sind, in-vitro (im Labor) nachzuahmen. Damit wird es in Zukunft möglich sein, neue Behandlungsmethoden für Hörbeeinträchtigung direkt an menschlichen Zellen zu erproben. Die Studie wurde im Fachmagazin «Nature Communications» publiziert.

Der Weg zum fertigen Geräusch

Unsere Fähigkeit zu hören, hängt von der aufeinander abgestimmten Aktivität von zwei spezialisierten Sinneszelltypen im Innenohr, genauer gesagt in der Hörschnecke (Cochlea), ab. Die sogenannten Haarzellen fungieren als Schallrezeptoren, indem sie auf Vibrationen reagieren, die durch Geräusche verursacht werden.

Die Haarzellen setzen chemische Botenstoffe frei, die wiederum die sogenannten Spiralganglienzellen stimulieren. Diese Zellen bilden den Hörnerv, der die Informationen an das Gehirn weiterleitet, wo diese als Geräusch wahrgenommen werden. Diese Zelltypen sind in einem komplexen Mosaik organisiert. Das ermöglicht uns, verschiedene Schallintensitäten und Frequenzen mit beispielloser Geschwindigkeit und Genauigkeit wahrzunehmen.

Hörzellen wachsen nicht nach

Haarzellen und Spiralganglienzellen entstehen sehr früh in der fetalen Entwicklung, etwa in der zehnten bis elften Schwangerschaftswoche. Bereits in diesem Stadium erreichen sie ihre endgültige Zahl. «Wir werden mit rund 15'000 Haarzellen und 30'000 Spiralganglienzellen geboren, von da an nimmt ihre Zahl nur noch ab», so Marta Roccio.

Laute Geräusche, Infektionen, Alterungsprozesse oder auch die Belastung durch Giftstoffe wie etwa verschiedene Antibiotika setzen den Sinneszellen fortan zu. Da die Zellen bisher nicht ersetzt werden können, führt ihr Verlust zu einer dauerhaften Hörschädigung.

Cochlea-Haarzellen aus dem Labor

«Wir konnten in unserer Studie zeigen, dass vieles, was wir bereits aus dem Tiermodell kennen, auch für die menschliche fetale Entwicklung der Sinneszellen zutrifft», sagt Marta Roccio. Dank dieser Erkenntnis konnten die Forschenden eine kleine Population von Stammzellen-ähnlichen «Vorläuferzellen» identifizieren, die nach mehrwöchiger struktureller und funktioneller Differenzierung schliesslich die Cochlea-Haarzellen bilden.

«Wir haben eine Methodik entwickelt, um diese Vorläufer aus der menschlichen fötalen Cochlea zu isolieren und im Labor schliesslich die Bedingungen für die in-vitro-Generierung funktioneller Haarzellen optimiert», erklärt Roccio. Dazu verwendeten die Forschenden dreidimensionale Kulturen, auch bekannt als Organoide.

«Die Ergebnisse der nun publizierten Studie stellen eine einzigartige Vorlage für zukünftige Forschungsprojekte auf dem Gebiet dar, um neue Strategien zur Bekämpfung von neurosensorischem Hörverlust zu entwickeln», erklärt der Mitautor Pascal Senn.

Denn die Ergebnisse würden einen «Bauplan» liefern für die Erzeugung von Cochlea-Haarzellen aus anderen, häufigeren Zellquellen, wie beispielsweise pluripotenten Stammzellen, so Senn weiter. Dies werde den Weg für Tests ebnen, die auf patienteneigenen Zelltypen basieren und eine individuellere Behandlung ermöglichen.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

PD Dr. Marta Roccio (Englisch/Italienisch)
Department for BioMedical Research (DBMR), Universität Bern
E-Mail: marta.roccio@dbmr.unibe.ch

Originalpublikation:

Roccio, M., Perny, M., Ealy, M., Widmer, H. R., Heller, S., Senn, P., 2018. Molecular characterization and prospective isolation of human fetal cochlear hair cell progenitors, Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-018-06334-7.

Weitere Informationen:

http://www.unibe.ch/aktuell/medien/media_relations/medienmitteilungen/2018/medie...

Nathalie Matter | Universität Bern

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Die wahrscheinlich kleinsten Stabmagnete der Welt
17.10.2019 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

nachricht Die schnellste Ameise der Welt - Wüstenflitzer haben kurze Beine, aber eine perfekte Koordination
17.10.2019 | Universität Ulm

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Die schnellste Ameise der Welt - Wüstenflitzer haben kurze Beine, aber eine perfekte Koordination

Silberameisen gelten als schnellste Ameisen der Welt - obwohl ihre Beine verhältnismäßig kurz sind. Daher haben Forschende der Universität Ulm den besonderen Laufstil dieses "Wüstenflitzers" auf einer Ameisen-Rennstrecke ergründet. Veröffentlicht wurde diese Entdeckung jüngst im „Journal of Experimental Biology“.

Sie geht auf Nahrungssuche, wenn andere Siesta halten: Die saharische Silberameise macht vor allem in der Mittagshitze der Sahara und in den Wüsten der...

Im Focus: Fraunhofer FHR zeigt kontaktlose, zerstörungsfreie Qualitätskontrolle von Kunststoffprodukten auf der K 2019

Auf der K 2019, der Weltleitmesse für die Kunststoff- und Kautschukindustrie vom 16.-23. Oktober in Düsseldorf, demonstriert das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR das breite Anwendungsspektrum des von ihm entwickelten Millimeterwellen-Scanners SAMMI® im Kunststoffbereich. Im Rahmen des Messeauftritts führen die Wissenschaftler die vielseitigen Möglichkeiten der Millimeterwellentechnologie zur kontaktlosen, zerstörungsfreien Prüfung von Kunststoffprodukten vor.

Millimeterwellen sind in der Lage, nicht leitende, sogenannte dielektrische Materialien zu durchdringen. Damit eigen sie sich in besonderem Maße zum Einsatz in...

Im Focus: Solving the mystery of quantum light in thin layers

A very special kind of light is emitted by tungsten diselenide layers. The reason for this has been unclear. Now an explanation has been found at TU Wien (Vienna)

It is an exotic phenomenon that nobody was able to explain for years: when energy is supplied to a thin layer of the material tungsten diselenide, it begins to...

Im Focus: Rätsel gelöst: Das Quantenleuchten dünner Schichten

Eine ganz spezielle Art von Licht wird von Wolfram-Diselenid-Schichten ausgesandt. Warum das so ist, war bisher unklar. An der TU Wien wurde nun eine Erklärung gefunden.

Es ist ein merkwürdiges Phänomen, das jahrelang niemand erklären konnte: Wenn man einer dünnen Schicht des Materials Wolfram-Diselenid Energie zuführt, dann...

Im Focus: Wie sich Reibung bei topologischen Isolatoren kontrollieren lässt

Topologische Isolatoren sind neuartige Materialien, die elektrischen Strom an der Oberfläche leiten, sich im Innern aber wie Isolatoren verhalten. Wie sie auf Reibung reagieren, haben Physiker der Universität Basel und der Technischen Universität Istanbul nun erstmals untersucht. Ihr Experiment zeigt, dass die durch Reibung erzeugt Wärme deutlich geringer ausfällt als in herkömmlichen Materialien. Dafür verantwortlich ist ein neuartiger Quantenmechanismus, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift «Nature Materials».

Dank ihren einzigartigen elektrischen Eigenschaften versprechen topologische Isolatoren zahlreiche Neuerungen in der Elektronik- und Computerindustrie, aber...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Wenn der Mensch auf Künstliche Intelligenz trifft

17.10.2019 | Veranstaltungen

Verletzungen des Sprunggelenks immer ärztlich abklären lassen

16.10.2019 | Veranstaltungen

Digitalisierung trifft Energiewende

15.10.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Dehnbare Elektronik: Neues Verfahren vereinfacht Herstellung funktionaler Prototypen

17.10.2019 | Materialwissenschaften

Lumineszierende Gläser als Basis neuer Leuchtstoffe zur Optimierung von LED

17.10.2019 | Physik Astronomie

Dank Hochfrequenz wird Kommunikation ins All möglich

17.10.2019 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics