聽力障礙是一個全球性的健康問題。干細胞療法已成為組織再生的前沿方法。在這篇綜述中，討論了干細胞治療聽力損失的最新進展。納米材料可以調節干細胞微環境，進一步增強治療效果。納米材料與干細胞相結合修復和再生受損內耳毛細胞（HC）和螺旋神經節神經元（SGN）的潛力也得到了討論。

《神經科學前沿》：干細胞療法可能作為改善聽力損失的潛在療法

干細胞來源的外泌體有助于受損組織的修復和再生，近日，安徽醫科大學第二附屬醫院在《神經科學前沿》期刊雜志發表了一篇《干細胞作為聽力損失的潛在療法》并總結了基于外泌體的聽力損失治療的研究進展。盡管干細胞療法存在技術和實踐上的局限性。

聽力障礙簡介

聽力障礙是全世界最普遍的感覺障礙之一，影響數百萬人。助聽器和人工耳蝸無法恢復正常聽力，需要新的治療方法。多年來，干細胞療法因其巨大的再生潛力而受到廣泛關注。

根據聽覺系統損傷的部位，耳聾分為傳導性耳聾和感音神經性耳聾。傳導性耳聾是由于鼓膜和聽結節的病變阻礙聲音傳輸到內耳而發生的。另一方面，感音神經性耳聾主要是聽覺中樞（包括內耳和聽神經）病變的結果。HC和SGN對于傳輸外圍聲信號至關重要。然而，哺乳動物耳蝸HC在受傷后不會自發再生。感音神經性耳聾的原因包括噪音、衰老、藥物引起的聽力損失、遺傳、細菌和病毒感染、免疫性疾病和內淋巴液（梅尼埃病）。目前，誘導干細胞分化以及替換受損的HC和SGN越來越被認為是聽覺再生的可行治療選擇。

干細胞治療聽力障礙的作用機制

由于干細胞具有分化成多種細胞類型和修復受損組織的能力，因此可能為聽力損失提供有前景的治療選擇。ESC、iPSC和ASC已經過測試用于治療聽力障礙。然而，每個品種在不同的未來潛在適用性和免疫原性方面都有優點和缺點（圖1）。在聽力損失研究中，干細胞已成功在體外生成HCL。

1) ESC能夠分化成類似于SGN、SC和HC的類型，提供潛在的替代策略。

2) 可以通過刺激聽力損失患者的iPSC發育為HCL來實現特定策略。

3) 間充質干細胞分泌一系列生長因子和細胞因子，可能有助于預防聽力損失。

4) NSC與納米材料有望預防聽力損失。

5) 內耳前體細胞能夠被刺激發育成HC和SGN，為再生提供了另一種途徑。

6)源自干細胞的外泌體顯示出預防感音神經性聽力損失的潛力。

胚胎干細胞用于治療聽力損失

最近的研究表明，利用三維培養系統， hESCs可以在體外分化為含有HCs的耳蝸感覺上皮細胞。此外，hESCs還被分化為純化的耳神經前體細胞和螺旋神經節樣細胞，這些細胞可以在體外長時間存活。通過選擇性白喉毒素誘導的HC消融，將hESC衍生的前體細胞移植到Pou4f3DTR/+小鼠的耳蝸區域，可存活并分化為HC樣和SC樣細胞。這些發現表明hESC可能是治療聽力障礙的潛在方法，值得進一步研究。

誘導多能干細胞用于治療耳聾

最近，iPSC被認為是治療耳聾的潛在生物療法。來自健康狀況良好的捐獻者的人尿細胞的IPSC分化為具有內耳HC形態和電生理特征的HCL。這些HCL與共培養的SGN建立了突觸連接。此外，移植的iPSC遷移至常駐HC的Corti位點器官，分化為HCL，并與天然SGN建立突觸聯系。來自肌球蛋白7a和肌球蛋白15a患者的體細胞突變也被重新編程到iPSC中，并使用基因編輯技術糾正突變。恢復iPSC中的基因功能使分化的HCL能夠恢復形態和功能。總體而言，這些發現提供了新穎的見解，并強調了iPSC在治療聽力損失方面的潛在治療用途。

間充質干細胞治療聽力損失的潛力

盡管ESC和iPSC可以分化為內耳HC，但由于存在致瘤風險，它們在醫學上的應用受到限制。將成纖維細胞直接重編程為內耳的HCL可能是一種可行的替代方案。在亞急性鼓膜穿孔大鼠模型中，生物打印的聚己內酯/膠原/海藻酸鹽-間充質干細胞支架已證明對亞急性鼓膜再生的有效性和可行性。BM-MSC還被證明可以促進慢性鼓膜穿孔大鼠模型的愈合。在骨侵蝕的情況下，其他小骨或軟骨可用于手術恢復聽力。此外，間充質干細胞在治療傳導性聽力損失方面也表現出了良好的前景。

神經干細胞治療聽力損失

近年來，人們在通過誘導受損聽覺HC和SGN再生來治療感音神經性聽力損失方面做出了巨大努力。納米材料和干細胞的結合是一種有前途的改善聽力損失的方法，它將干細胞的增殖能力與納米載體的組織靶向能力結合起來。多項研究表明，干細胞和納米材料可以通過加速受損組織的修復來支持聽覺再生。

內耳祖細胞用于聽覺再生

HC和支持細胞 (SC) 是由共同的感覺祖細胞產生的重要內耳成分。內耳祖細胞是具有自我更新能力的多能細胞，在適當的誘導條件下可以分化為HC。在胚胎發育過程中，信號通路調控在柯蒂氏器的形成中起著至關重要的作用。Wnt通路的激活和Notch通路的抑制促進HCs的部分再生。Lgr5是Wnt通路的受體，也是耳蝸干細胞的標志物 。在特定條件下，表達Lgr5的支持細胞可以在出生后轉分化為HC。此外，Sox2對于發育過程中的細胞分裂和分化至關重要。Sox2單倍體不足小鼠的內耳上皮細胞顯示出分化和增殖增加，導致HC和SC擴大，并最終實現耳蝸功能的再生。Sox2單倍體不足還會激活耳蝸Wnt通路，進一步增強再生。

干細胞外泌體在聽力障礙方面具有廣闊的治療前景

一類稱為外泌體的小細胞外囊泡，直徑范圍在30至150nm之間。許多細胞，例如免疫細胞、癌細胞和干細胞，都可以分泌外泌體。源自不同細胞類型的外泌體具有高度異質性。然而，干細胞來源的外泌體具有多種修復組織損傷的機制，包括促進細胞增殖和存活、增強血管生成以及抑制炎癥和氧化。（圖2）。

示意性模型顯示了由干細胞形成的外泌體的分子組成，其中包括多種貨物分子，例如DNA、RNA和蛋白質。當MVB的脂質雙層膜經歷向內出芽過程時，外泌體就會形成。這些MVB可以被溶酶體降解，也可以與質膜結合，釋放外泌體。

外泌體將囊泡的負載（例如脂質、蛋白質和其他分子）遞送至目標細胞。研究表明，這些外泌體可以通過激活特定的信號通路來促進受損組織的再生，調節細胞免疫反應并減少細胞炎癥反應。干細胞衍生的外泌體可以幫助神經元和突觸再生，減輕神經退行性疾病的癥狀。此外，外泌體在耳蝸感覺HCs保護中發揮著重要作用。

外泌體也被證明可以預防藥物引起的聽力損失。例如，通過HSP70途徑響應順鉑和其他藥物，BM-MSC分泌的外泌體減少了小鼠耳蝸HC的凋亡。

干細胞治療耳聾的臨床試驗

盡管多項細胞和動物研究已經證明干細胞治療耳聾的安全性和可行性，但基于干細胞治療耳聾的臨床試驗仍然很少。α-甘露糖苷酶缺乏癥是一種罕見的遺傳性疾病，可導致多器官功能障礙和認知缺陷。

一項臨床研究表明，五名α-甘露糖苷酶缺乏癥患者在移植同種異體造血干細胞后癥狀明顯改善。血細胞、神經細胞和心肌細胞可以從臍帶干細胞分化而來。

國家科技部重大科技項目《干細胞治療感音神經性耳聾的臨床基礎研究》于2012年正式啟動。浙江大學生命科學學院研究團隊經過4年研究，試著通過干細胞移植實現內耳毛細胞再生和功能重塑，從而達到治療感音神經性耳聾的目的。這一研究成果在國際學術刊物《細胞死亡與分化》（Cell Death and Differentiation）和《干細胞轉化醫學》（Stem Cells Translation Medicine）上發表，引發學術界熱議，被認為給遺傳性聽力障礙患者帶來一絲新的希望。

2018年，美國Cord Blood Registry臍帶血庫公布了采用自體臍帶血治療兒童獲得性感音神經性耳聾（SNHL）的臨床研究積極結果。該研究在11例6個月至6歲獲得性SNHL兒童患者中開展，評估了靜脈輸注自體臍帶血的安全性和初步療效。研究結果顯示，輸注自體臍帶血安全、可行且耐受性良好，45%的患者在輸注后聽覺腦干反應表現出顯著改善（p＜0.05）。

此外，間充質干細胞來源的外泌體顯著抑制促炎因子TNF-α、IL-1β和iNOS的表達，同時促進抗炎因子IL-10的表達，從而抑制炎癥。

在2021年結束的一項臨床試驗中，將人臍帶間充質干細胞來源的細胞外膠囊移植到內耳，減少了人工耳蝸植入引起的炎癥副作用。

結論

本綜述討論了MSC、ESC、iPSC、內耳祖細胞和NSC在聽覺損傷修復和再生中的應用現狀。間充質干細胞易于獲取和擴增，因此是最常用的干細胞類型。ESC和iPSC具有很強的分化潛力，但由于倫理和安全問題，其臨床應用受到限制。能夠分化為耳蝸HC和螺旋神經元的細胞是內耳祖細胞，是ASC的一種。

盡管多項臨床前和臨床研究已經證明干細胞在聽覺障礙方面的治療潛力，但干細胞療法也存在一些顯著的局限性，例如安全性和可行性。具體來說，干細胞移植存在移植后腫瘤發生和免疫排斥的風險，現有的干細胞遞送方法會影響其治療效率。此外，倫理問題也需要解決。

未來，干細胞的來源以及治療的時間和細胞劑量將得到優化，越來越多的優質生物材料和靶向輸送方式將被開發出來。總的來說，干細胞療法是恢復聽力損失的絕佳方法。

參考資料：Fang Q, Wei Y, Zhang Y, Cao W, Yan L, Kong M, Zhu Y, Xu Y, Guo L, Zhang L, Wang W, Yu Y, Sun J and Yang J (2023) Stem cells as potential therapeutics for hearing loss. Front. Neurosci. 17:1259889. doi: 10.3389/fnins.2023.1259889

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