耳聋是人类发病率最高的感官缺陷性疾病，其中近70%属于感音神经性耳聋，是引起中至重度耳聋的最主要原因。听觉器官的完整性对于听觉功能感知极为重要，各种因素导致的耳蜗感觉上皮的毛细胞及其连接的螺旋神经元功能障碍、不可逆的损伤和缺失是感音神经性耳聋难以治愈的根本原因。明确听觉感觉上皮的发育规律对于听觉功能重建策略的制定极为重要，以往研究认为调控耳蜗感觉上皮发生为细胞内基因和信号变化的结果，然而调控细胞命运转变的源动力未知。

  近期，复旦大学附属眼耳鼻喉科医院李文妍研究员、李华伟教授团队和浙江大学贺永教授团队合作，在Science子刊《Science Advances》期刊发表题为“Varying Mechanical Forces Drive Sensory Epithelium Formation”的研究论文，该项研究破解了内耳感觉上皮发生源动力的这一谜团。该研究通过建立机械性能可控的水凝胶体系培育内耳类器官，揭示了细胞外基质（ECM）梯度变化的硬度为促发内耳感觉上皮发生的动力，并分别解析了ECM不同硬度引发内耳前体细胞扩增及分化的信号调控分子机制，为感音神经性耳聋的再生治疗提供了新线索。 

图1 ECM机械应力调控听觉感觉上皮发生

图2 复合水凝胶机械性能及表征

  本项研究积极将内耳类器官推向应用，基于课题组既往发现ECM影响内耳前体细胞增殖的基础，假设ECM挤压为推动感觉上皮发生的动力，结合类器官研究发育的巨大优势，制备机械性能可控的复合水凝胶体系，通过改变水凝胶的机械参数研究内耳类器官的生物学特性。以GelMA作为骨架结构，是明胶和甲基丙烯酸酐交联合成，其具备生物兼容性优越，理化属性稳定可控的特点。HA进一步提高凝胶基质稳定性和亲水性，同时RDG为作为细胞粘附的功能基团，增加水凝胶的生物兼容性。通过明确水凝胶功能成分不同浓度对类器官细胞活性影响，划定各成分范围。探索各个成分不同浓度对水凝胶硬度、吸水性能、孔径等影响，并明确改变GelMA浓度可调控水凝胶的硬度。

图3 3D打印内耳感觉上皮结构化螺旋状类器官

  为进一步推进内耳类器官的结构化，本研究还利用3D打印技术结合复合水凝胶，构建了高度类似内耳感觉上皮的螺旋状结构，这一形态颠覆了以往内耳类器官的囊状结构，使得内耳类器官迈向结构化。该研究为内耳类器官应用提供了新平台，为感音神经性耳聋的再生治疗策略制定提供了新靶点。

  论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adf2664

  参考文献

  Xia, M., Chen, Y., He, Y., Li, H., and Li, W. (2020). Activation of the RhoA-YAP-beta-catenin signaling axis promotes the expansion of inner ear progenitor cells in 3D culture. Stem Cells 38, 860-874.

  Xia, M., Ma, J., Wu, M., Guo, L., Chen, Y., Li, G.L., Sun, S., Chai, R., Li, H., and Li, W. (2023). Generation of innervated cochlear organoid recapitulates early development of auditory unit. Stem Cell Reports 18, 319-336.