Tuning ind i det indre øre

adjunkt Basile Tarchini, Ph. D., arbejder på at forstå de grundlæggende mekanismer, der ligger til grund for hårcelleudvikling, med det mål at genoprette hørelsen efter skade.

hørte du den lyd? I så fald kan du takke din stereocilia.

disse små fibre danner bundter, der sidder oven på sensoriske hårceller dybt inde i dit indre øre og giver dem deres navn. Stereocilia er så skrøbelige og knappe, som de er afgørende for din evne til at høre.

Basile Tarchini, Ph. D.Undersøgelse af udvikling af det indre øre med fokus på cytoskeletpolariseringens rolle i sensorisk funktion og høretab med det mål at informere terapier til sensorisk celleregenerering.Basile Tarchini studerer stereocilia, som konverterer lyd til hørelse gennem komplekse signaloperationer med hjernen. The Jackson Laboratory har afsløret uventede aspekter af, hvordan stereocilia udvikler sig.

Normal indre øre stereocilia vokser i en “trappe” formation, med en kort til høj graduering af hår i bundtet, arrangeret som børn i et klassefoto. “Denne trappelignende arkitektur i hårbundtet er afgørende for hørelsen og betragtes som instrumental for retningsfølsomhed over for lydstimuli,” siger Tarchini.

her, i brede streger, er hvordan du hører. Lydbølger trænger ind i det ydre øre og hvirvler ned i øregangen, indtil de når trommehinden og sætter den vibrerende. Små mellemøreben, der er forbundet med trommehinden, forstærker lydbølgerne og leverer dem til den auditive del af det indre øre eller cochlea.

formet som en snegleskal og fyldt med væske, er cochlea opdelt i en øvre og nedre del af en elastisk skillevæg kaldet basilarmembranen. I dette flydende miljø bliver lydbølgerne væskebølger, der bevæger sig langs den basilære membran. Hårceller i det indre øre på den basilære membran kører bogstaveligt talt disse bølger.

stereocilia øverst på hårcellerne svajer og bøjer i strømmen. “Der er små forbindelser mellem stereocilia, “siger Tarchini,” der forbinder den højeste til den næste højeste og så videre. Spænding på disse links får porelignende kanaler ved spidserne af stereocilia til at åbne sig, og ioner skynder sig ind i cellerne og skaber et elektrisk signal.

“hele denne struktur fungerer som en bevægelsessensor.”

den auditive nerve bærer det elektriske signal til hjernen, som genkender og fortolker lyden. Forbløffende er hårcellerne arrangeret langs den basilære membran som nøglerne til et klaver, høj til lav: De nær indgangen til cochlea er ansvarlige for at opdage høje lyde som fuglesang, og de tæt på midten af “sneglen” fornemmer lavere lyde som Fjern torden.

i en sund human cochlea håndterer næsten 16.000 hårceller denne udførlige koreografi af lydsignalering, og kun 4.000 af dem er ægte lydreceptorer. Til sammenligning har nethinden i det menneskelige øje omkring 127 millioner fotoreceptorer — stænger og kegler — til at behandle visuelle signaler.

ikke kun er hårceller sjældne, men de er også sårbare over for miljøskader. Vedvarende høj støj fra at arbejde i byggeri eller militæret eller deltage i en 1980 ‘ ers hårbånd hyldest koncert, kan dræbe hårceller, og nogle antibiotika og kræftmedicin forårsager også ødelæggelse af hårceller.

mennesker udvikler deres hårceller meget tidligt i livet — starter omkring 10 uger efter undfangelsen. Og mennesker, som mus og andre pattedyr, er født med alle de hårceller, de nogensinde vil få, så når de er tabt, er de væk for godt. På den anden side har fugle, fisk og andre ikke-pattedyr kapacitet til at genvinde tabt hørelse gennem forskellige regenerative processer.

arbejde med mus, forstå den fine arkitektur af høringarbejde af et team, herunder Jaks adjunkt Basile Tarchini, Ph. D., kaster lys over den mekanisme, der styrer samlingen af trappemønsteret i hårbundtet. Tarchini opdagede en signalvej, der regulerer den karakteristiske korte til høje organisering af stereocilia under udvikling. Hvis denne signalvej forstyrres, viste han, stereocilia er kortere og af mere jævn højde, og dyret er døv. Forståelse af de grundlæggende mekanismer, der ligger til grund for hårcelleudvikling, har løftet om at låse regenereringspotentialet op hos voksne og genoprette hørelsen efter skade.

trappeorganisationen af stereocilia-bundtet betyder også, at hver hårcelle viser retningsbestemmelse, ligesom den magnetiserede nål i et kompas. Derudover orienterer nabohårceller deres bundter i koncert, på samme måde vil en samling kompasser alle pege på den nordlige magnetiske pol. Arbejde med kolleger på Rockefeller University, Tarchini viste, at Protein daple koordinerer indre øre enkeltcelle og organ-dækkende retningkaks, Rockefeller forskergruppe viser mus mangler Daple viser udviklingsfejl i hårceller og bundter.et enkelt protein, Daple, er nødvendigt for at forme arkitekturen af stereocilia-bundtet i individuelle hårceller og etablere deres samordnede orientering i det omgivende organ. Hos mus, der mangler Daple, er hårbundter forkert formet og forkert orienteret i et mønster, der indikerer både enkeltcelle-og organdækkende defekter.

Tarchini blev født i Sverige, og fransk er hans første sprog. Han fik sin B.Sc. og ph. d.i biologi ved Universitetet i Korpsgen. Der arbejdede han som kandidatstuderende i laboratoriet for Denis Duboule, en fremtrædende professor ved Institut for Genetik og evolution. Tarchini opnåede derefter et stipendium fra Human Frontier Science Program, et prestigefyldt internationalt program for forskningsstøtte, og afsluttede sit postdoktorale stipendium ved Institut de Recherches Clinics de Montr Mural i Canada. Der arbejdede han med Prof. Michel Cayouette hvis laboratorieundersøgelser celle skæbne bestemmelse i nethinden.

ny interesse for det indre øre sammen med en livslang tendens til at tage den mindre rejste vej førte Tarchini til at ændre sin forskningssti.

“jeg var bekymret for, at mit retina-projekt ikke bevægede sig hurtigt nok og ikke var tilstrækkeligt lovende” minder han om. “Jeg havde denne ide at se i et andet organ, og jeg havde hørt, at det indre øre var et fantastisk system, når det kom til cellepolaritet. Men jeg vidste intet om det indre øre.”

dette begyndte, siger Tarchini, som en” meget risikabel og ineffektiv strejftog i det indre øre ” og involverede undervisning i sig selv teknikker, fordi ingen andre i laboratoriet havde viden til at træne ham. “Så jeg mistede meget tid, men det viste sig at være en investering i min fremtidige forskning. Jeg var meget heldig; Michel er en særlig fordomsfri og hands-off person, og han gav mig frihed og tid til at udforske et andet system.”

overgangen til at studere det indre øre gjorde det muligt for Tarchini med succes at navigere i den vanskelige situation for enhver postdoc, der startede sit eget laboratorium efter at have arbejdet i laboratoriet hos en etableret videnskabsmand. “I sidste ende viste dette indre ørearbejde sig at være virkelig interessant, og jeg var i stand til at forlade Cayouette lab og problemfrit fortsætte den samme forskning uafhængigt uden at skulle bekymre mig på nogen måde om jeg trådte på tæerne af min tidligere rådgiver. Og det var fantastisk.”

Tarchini ‘s tidligere mentorer fortsætter med at se Tarchini’ s fremskridt med interesse og stolthed. “Basile er en fantastisk videnskabsmand,” siger Cayouette, “og jeg vil sige, at hans største aktiver er, at han er Grundig, Omhyggelig og streng i både eksperimentel planlægning og udførelse. Basile er naturligvis også meget intelligent og dedikeret. Han lærte sig selv alt og endte med at udgive smukke papirer på cochlea, i et nethindelaboratorium! Det var meget imponerende. Jeg er ikke i tvivl om, at Basile fortsat vil yde vigtige bidrag og vil blive førende inden for hans felt.”

” på side 60 af hans ph. d. – afhandling, “fortæller Duboule,” citerede Basile et citat fra H. L. Mencken: For hvert komplekst problem er der et svar, der er klart, enkelt og forkert. Det siger meget om ham og hans meget høje videnskabelige standarder — og også om hans lille strejf af nihilisme.”

Tarchini sluttede sig til fakultetet i 2015. Et år senere sikrede han sin første føderale forskningsfinansiering, et femårigt tilskud på 1,9 millioner dollars fra National Institute on døvhed and Other Communication Disorders.

personligt er alt om Tarchini præcist og målt, fra hans ordnede kontor med udsigt over Bar Harbors spektakulære Franskmandsbug til hans dapper udseende (i modsætning til de fleste forskere i hans alder, der favoriserer det sporty-scruffy-flerårige gradstudentudseende). Han kan være iført en udsøgt trøje strikket af sin kone Dayana Kravchuk, Jaks sprudlende videnskabsmand – social media manager. Når de er sammen, fortæller hun anekdoterne, og han giver de pithy punch linjer.

Tarchini er også en dygtig musiker, der engang overvejede at tage vejen for den professionelle kunstner i stedet for forskeren. Han optrådte for nylig på bas på en koncert på Bar Harbor City library med Jaks Præsident og Administrerende Direktør Edison Liu på klaver.

en musiker-videnskabsmand, der studerer hørelse? Rent faktisk, Tarchini siger Med et grin, “jo ældre jeg bliver, jo mere Jeg kan lide stille. Jeg kan ikke stå baggrundsmusik, for eksempel!”

og faktisk bevæger hans forskningsinteresser sig, mens de opholder sig i det indre øre, for at inkludere det vestibulære system, som ligger lige ved siden af cochlea.

“det indre øre er dybest set to systemer i en, auditiv og vestibulær,” siger han. “Det er noget, vi tager for givet, evnen til at opfatte, hvor vores krop er i rummet, at gå oprejst, at mærke tyngdekraften. Men det er utroligt vigtigt, at det fungerer korrekt: ellers kunne du ikke komme ud af sengen om morgenen.”

Tarchini har allerede vist, at han dristigt og med succes kan skifte sit forskningsfokus. Hold øje med interessante opdagelser.