2023 Fiscal Year Final Research Report

Mechanisms for the initial process of hair cell regeneration in avian inner ears

Research Project

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Project/Area Number	20K09708
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 56050:Otorhinolaryngology-related
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	Nakagawa Takayuki 京都大学, 医学研究科, 研究員 (50335270)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	飯田慶近畿大学, 理工学部, 講師 (00387961) 喜多知子京都大学, 医学研究科, 特定講師 (20362519) 西村幸司滋賀県立総合病院(臨床研究センター), その他部局等, 嘱託研究員 (20405765) 大西弘恵京都大学, 医学研究科, 特定助教 (50397634) 山本典生京都大学, 医学研究科, 准教授 (70378644)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords	感音難聴 / 有毛細胞 / 再生 / 分化転換 / 鳥類
Outline of Final Research Achievements	In contrast to mammalian cochleae, avian auditory epithelia have the capability for spontaneous regeneration of hair cells. In this project, we performed multi-omics analyses of chick hair cell regeneration processes using an explant culture model of chick auditory epithelia to explore novel methods for inducing hair cell regeneration in mammals. Bulk and single-cell RNA sequencing demonstrated involvement of IFN/JAK/STAT and TGF beta signaling in the initial process of hair cell regeneration. A pseudotime trajectory analysis indicated that supporting cells are once reprogrammed to the progenitor state before transdifferentiation into hair cells. An integrated analysis of RNA and ATAC sequencing revealed chick-specific enhancer loci of ATOH1. These findings provide novel insights for inducing hair cell regeneration in mammalian cochleae.
Free Research Field	耳鼻咽喉科学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	鳥類聴覚感覚上皮における有毛細胞再生に関する網羅的な遺伝子解析、特に単一細胞レベルでの解析報告は、きわめて限られており、非常に価値のあるデータリソースを獲得することができた。本研究課題で得られた知見の一部は、米国の他の研究グループの異なる実験モデルでも確認されており、信頼性の高い解析データが得られたと考える。哺乳類蝸牛での応用実験を行うためには、追加解析が必要であるが、マウス蝸牛での発生や再生誘導モデルでの解析データリソースと比較検討を進めることにより、哺乳類蝸牛有毛細胞再生に向けた新たな戦略が見いだされることが期待されるデータを獲得することができた。