声音的感知依赖耳蜗内的毛细胞，它们将机械振动转化为电信号，参与听觉信息的传递。毛细胞可因噪声、耳毒性药物或衰老而受损，成年哺乳动物耳蜗又缺乏有效的毛细胞再生能力，因此，如何补充丢失的毛细胞一直是听觉再生研究的重要问题。围绕毛细胞的支持细胞是潜在的细胞来源：在新生小鼠中，这些细胞可在特定条件下扩增并分化为毛细胞^[1]，但这一能力在出生后迅速衰退^[2]。

已有研究发现，支持细胞成熟过程中的表观遗传变化会限制毛细胞相关基因程序的重新激活^[2]。与此同时，细胞所处的信号环境也参与调节其命运。音猬因子（SHH）和骨形态发生蛋白（BMP）均是内耳发育中的重要信号通路^[3,4]。能否通过调整这些发育信号，改善出生后支持细胞的毛细胞生成能力，是一个值得探索的问题。

近日，同济大学生命科学与技术学院及附属东方医院尹晓磊教授团队在Science China Life Sciences发表了题为Synergistic SHH activation and BMP inhibition remodel progenitor niche for enhanced hair cell generation的研究论文。研究团队发现，在出生后7日龄（P7）小鼠耳蜗支持细胞的体外三维培养中，协同激活SHH信号并抑制BMP信号，可改善内耳祖细胞的毛细胞生成潜能。

研究团队以P7小鼠耳蜗支持细胞为起点，在已有三维培养体系（S7）基础上^[1]，以分化后的毛细胞产出筛选培养条件。研究者确定了SHH激动剂SAG与BMP抑制剂DMH1的组合，建立了优化后的S9体系。与S7相比，S9条件下细胞扩增未见明显变化，但所获得的祖细胞具有更强的毛细胞生成潜能。

在此基础上，研究者进一步在分化阶段加入DMH1。经过祖细胞培养与分化条件的优化，最终培养物中的毛细胞比例达到约50.8%，约为原S7培养及分化体系的38倍。这表明，两个阶段的信号调控均有助于提高最终的毛细胞产出。

进一步培养后，这些细胞呈现静纤毛样和带状突触样结构，染料摄取及电生理检测也支持其毛细胞功能特征。

图1｜优化培养与分化条件提高毛细胞生成效率，所生成细胞呈现毛细胞相关结构与功能特征

为明确两条通路的作用，研究者分别从祖细胞培养条件中去除SAG或DMH1，发现后续毛细胞产出均有所下降。抑制SHH通路的下游信号也得到相似结果，支持SHH激活与BMP抑制的协同促进作用。

这种分化潜能的提升伴随着怎样的细胞状态变化？单细胞转录组分析显示，S9条件下的祖细胞下调支持细胞特征基因，上调内耳早期发育相关基因，呈现更接近早期耳蜗祖细胞的转录特征。

研究还发现，毛细胞生成潜能的提升并不伴随经典祖细胞标志物Lgr5的升高。Lgr5常被用于识别具有祖细胞特性的耳蜗支持细胞亚群[5]，但分化能力更强的S9祖细胞中，Lgr5阳性细胞比例仅约1%，低于S7条件下的约28%。这一结果提示，评价该体系中祖细胞的毛细胞生成潜能，需要将标志物表达与实际分化表现结合起来。

研究团队进一步考察了这一策略在不同年龄来源细胞中的效果。在P9小鼠来源细胞中，该策略仍能促进毛细胞生成，但在更晚的出生后阶段，效果明显减弱。

图2｜协同激活SHH信号并抑制BMP信号，促进P7小鼠耳蜗支持细胞获得内耳祖细胞特征及毛细胞生成潜能

该研究通过协同调控SHH与BMP信号，提高了出生后小鼠耳蜗支持细胞在体外生成毛细胞的能力，并提示祖细胞潜能的评价应结合实际分化表现。这一体系为研究支持细胞可塑性及筛选促进毛细胞生成的干预条件提供了实验平台。

同济大学生命科学与技术学院及附属东方医院尹晓磊教授为本文的通讯作者，李春英博士、何旦博士为共同第一作者。

本研究得到了同济大学生命科学与技术学院、教育部细胞干性与命运编辑前沿科学中心、同济大学附属东方医院的支持，以及国家重点研发计划、国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金和上海市高校高峰学科（IV类）建设项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1007/s11427-025-3285-x

参考文献

1. McLean WJ, Yin X, Lu L, et al. Clonal Expansion of Lgr5-Positive Cells from Mammalian Cochlea and High-Purity Generation of Sensory Hair Cells. Cell Reports. 2017;18(8):1917–1929.
https://doi.org/10.1016/j.celrep.2017.01.066

2. Tao L, Yu HV, Llamas J, et al. Enhancer decommissioning imposes an epigenetic barrier to sensory hair cell regeneration. Developmental Cell. 2021;56(17):2471–2485.e5.
https://doi.org/10.1016/j.devcel.2021.07.003

3. Bok J, Zenczak C, Hwang CH, Wu DK. Auditory ganglion source of Sonic hedgehog regulates timing of cell cycle exit and differentiation of mammalian cochlear hair cells. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. 2013;110(34):13869–13874.
https://doi.org/10.1073/pnas.1222341110

4. Ohyama T, Basch ML, Mishina Y, et al. BMP signaling is necessary for patterning the sensory and nonsensory regions of the developing mammalian cochlea. The Journal of Neuroscience. 2010;30(45):15044–15051.
https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3547-10.2010

5. Chai R, Kuo B, Wang T, et al. Wnt signaling induces proliferation of sensory precursors in the postnatal mouse cochlea. Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. 2012;109(21):8167–8172.
https://doi.org/10.1073/pnas.1202774109