Células ciliadas geneticamente alteradas mostram como as estruturas do ouvido interno são organizadas

Cientistas da Northwestern Medicine descobriram como um tipo específico de célula no ouvido interno desempenha um papel importante na formação da paisagem celular do órgão responsável pela audição, de acordo com um estudo publicado em Avanços da Ciência.

A pesquisa, realizada em ratos, concentrou-se no órgão de Corti – uma parte finamente estruturada da cóclea que converte vibrações sonoras em sinais elétricos para o cérebro. Este órgão é composto por dois tipos de células ciliadas sensoriais e seis tipos de células de suporte, dispostas em um mosaico preciso de 11 fileiras. O estudo revelou como as células ciliadas internas (IHCs), um dos dois tipos de células sensoriais, atuam como arquitetos do desenvolvimento, orientando a formação e organização das células de suporte vizinhas.

“Este estudo transcende a importância que tem para a audição e o tratamento da surdez”, disse Jaime García-Añoveros, Ph.D., professor de Anestesiologia e Neurociência e do Departamento de Neurologia Ken e Ruth Davee, autor sênior do estudo. “Usando meios genéticos, podemos trocar uma célula por outra e então observar, no desenvolvimento inicial, intermediário ou tardio, o que ela está fazendo com as outras células que formam o órgão. Isso é algo que gostaríamos de fazer em todos os outros órgãos.”

Para entender como as IHCs influenciam o ambiente, os investigadores alteraram geneticamente as células ciliadas em vários estágios de desenvolvimento e também criaram camundongos totalmente desprovidos de IHCs.

Os investigadores observaram que as IHCs promovem a formação de células do pilar externo enquanto suprimem o desenvolvimento das células de Deiters no ouvido interno, garantindo que cada tipo de célula ocupe fileiras distintas. Além disso, descobriu-se que as IHCs são essenciais para a formação inicial de células falangeais internas, atraindo essas células para envolvê-las durante o desenvolvimento e além.

Estas experiências mostraram que os IHCs não são participantes passivos no desenvolvimento do ouvido – eles dirigem ativamente o destino e a disposição das células de suporte próximas.

“Neste estudo, trocamos as identidades entre dois tipos de células sensoriais e usamos essas interconversões para elucidar os papéis não autônomos desempenhados por essas células na montagem de órgãos”, disse García-Añoveros, que também é membro do Centro Hugh Knowles de Ciências Clínicas e Básicas em Audição e Seus Distúrbios.

“Ao contrário da maioria dos outros estudos genéticos, o nosso não aborda a função dos genes, mas das células, na formação das complexas estruturas multicelulares que são os órgãos”.

Esta descoberta lança luz sobre a coreografia de desenvolvimento por trás da complexa estrutura do órgão de Corti. O estudo também destaca a complexa comunicação celular que ocorre durante a formação dos órgãos e destaca a célula ciliada interna como condutor central na sinfonia da audição.

Uma vez que os danos às células ciliadas e às células de suporte são uma causa significativa da perda auditiva, os conhecimentos sobre a sua interação no desenvolvimento podem ajudar os cientistas a conceber estratégias para reconstruir ou reparar o ouvido interno e restaurar a audição.

“Na verdade, as células ciliadas internas são bastante mandonas e emitem sinais para organizar as outras células do órgão”, disse García-Añoveros. “Em termos de regeneração da audição, você não precisa apenas de uma célula ciliada. Você precisa de uma célula ciliada associada a essas células especializadas que fornecem suporte. As células de suporte são, na verdade, muito importantes para a audição.”

No futuro, o laboratório García-Añoveros continuará a estudar a interação entre os tipos de células envolvidas na audição, disse ele.

“Agora esperamos completar o quebra-cabeça”, disse García-Añoveros. “Se transformarmos uma célula de suporte externa em uma célula de suporte interna ou em outro tipo de célula de suporte externa, poderemos descobrir qual é o papel de cada célula na organização do órgão. Algumas seguem instruções, outras as dão, e queremos entender essa série de comandos.”