In het binnenoor

Assistant Professor Basile Tarchini, Ph. D., werkt aan het begrijpen van de basismechanismen die ten grondslag liggen aan de ontwikkeling van haarcellen, met als doel het gehoor na letsel te herstellen.

hoorde u dat geluid? Als dat zo is, mag je je stereocilia bedanken.

deze kleine vezels vormen bundels bovenop sensorische haarcellen diep in uw binnenoor, en geven ze hun naam. Stereocilia zijn zo fragiel en schaars als ze van vitaal belang zijn voor uw vermogen om te horen.

Basile Tarchini, Ph. D.Onderzoek naar binnenoorontwikkeling, gericht op de rol van cytoskeletpolarisatie in zintuiglijke functie en gehoorverlies, met als doel therapieën voor sensorische celregeneratie te informeren.Basile Tarchini bestudeert stereocilia, die geluid omzetten in gehoor door middel van complexe signalerende operaties met de hersenen. Het werk van de Jackson Laboratory (JAX) assistant professor heeft onverwachte aspecten van de ontwikkeling van stereocilia onthuld.

normale stereocilia in het binnenoor groeien in een “trap” formatie, met een korte tot hoge gradatie van haren in de bundel, gerangschikt als kinderen in een klasfoto. “Deze trapachtige architectuur van de haarbundel is essentieel voor het horen en wordt beschouwd als instrumentaal voor richtingsgevoeligheid voor geluidstimuli,” zegt Tarchini.

hier, in grote lijnen, is hoe je hoort. Geluidsgolven gaan het uitwendige oor binnen en wervelen door de gehoorgang tot ze het trommelvlies bereiken en het laten trillen. Kleine middenoorbeentjes verbonden met het trommelvlies versterken de geluidsgolven en leveren ze af aan het auditieve gedeelte van het binnenoor, of slakkenhuis.

het slakkenhuis heeft de vorm van een slakkenhuis en is gevuld met vloeistof.het slakkenhuis is verdeeld in een boven-en ondergedeelte door een elastische verdeling die het basilaire membraan wordt genoemd. In deze vloeibare omgeving worden de geluidsgolven vloeibare golven die langs het basilaire membraan reizen. Binnenoorhaarcellen op het basilaire membraan Berijden deze golven letterlijk.

de stereocilia aan de bovenkant van de haarcellen slingeren en buigen in de stroming. “Er zijn kleine verbanden tussen stereocilia,” zegt Tarchini, ” het koppelen van de hoogste naar de volgende hoogste en ga zo maar door. Spanning op die schakels zorgen ervoor dat porie-achtige kanalen aan de uiteinden van de stereocilia te openen, en ionen haasten in de cellen, het creëren van een elektrisch signaal.

” deze hele structuur werkt als een bewegingssensor.”

de gehoorzenuw draagt het elektrische signaal naar de hersenen, die het geluid herkent en interpreteert. Verbazingwekkend, de haarcellen zijn gerangschikt langs de basilaire membraan als de toetsen van een piano, hoog naar laag: Degenen in de buurt van de ingang van het slakkenhuis zijn verantwoordelijk voor het detecteren van hoge geluiden als vogelgezang en degenen in de buurt van het centrum van de “slak” zin lagere geluiden als verre donder.

in een gezond menselijk slakkenhuis verwerken ongeveer 16.000 haarcellen deze uitgebreide choreografie van geluidssignalen, en slechts 4.000 daarvan zijn echte klankreceptoren. Ter vergelijking, het netvlies van het menselijk oog heeft ongeveer 127 miljoen fotoreceptoren — staven en kegels — om visuele signalen te verwerken.

niet alleen zijn haarcellen zeldzaam, maar ze zijn ook kwetsbaar voor milieuschade. Aanhoudende harde ruis van het werken in de bouw of het leger, of het bijwonen van een jaren 1980 haarband tribute concert, kan haarcellen doden, en sommige antibiotica en kanker drugs veroorzaken ook haarcel vernietiging.

mensen ontwikkelen hun haarcellen zeer vroeg in hun leven — ongeveer 10 weken na de conceptie. Mensen, zoals muizen en andere zoogdieren, worden geboren met alle haarcellen die ze ooit zullen krijgen, dus als ze eenmaal verloren zijn, zijn ze voorgoed verdwenen. Aan de andere kant, vogels, vissen, en andere niet-zoogdieren hebben de capaciteit om verloren gehoor te herstellen door middel van verschillende regeneratieve processen.

het werken met muizen, het begrijpen van de fijne architectuur van hoorwerk door een team met Jax Assistant Professor Basile Tarchini, Ph.D., werpt licht op het mechanisme dat de assemblage van het trappatroon van de haarbundel stuurt. Tarchini ontdekte een signalerende weg die de kenmerkende korte tot lange organisatie van stereocilia tijdens ontwikkeling reguleert. Als deze signaalweg wordt verstoord, toonde hij, stereocilia zijn korter en van meer gelijkmatige hoogte, en het dier is doof. Het begrijpen van de fundamentele mechanismen die ten grondslag liggen aan de ontwikkeling van de haarcel houdt de belofte in om regeneratiepotentieel bij volwassenen te ontgrendelen en gehoor na letsel te herstellen.

de trappenorganisatie van de stereocilia-bundel betekent ook dat elke haarcel directionaliteit vertoont, zoals de gemagnetiseerde naald van een kompas. Daarnaast Oriënteren naburige haarcellen hun bundels in overleg, op dezelfde manier dat een verzameling kompassen allemaal naar de magnetische noordpool zou wijzen. Samen met collega ‘ s aan de Rockefeller universiteit, toonde Tarchini aan dat eiwit Daple coördineert binnenoor single-cell en orgaan-brede richtingheid Jax, Rockefeller onderzoeksteam toont muizen zonder Daple tonen ontwikkelingsstoornissen in haarcellen en bundels.een enkele proteã ne, Daple, wordt vereist om de architectuur van de stereocilia-bundel in individuele haarcellen vorm te geven en hun gezamenlijke oriëntatie in het omringende orgaan te vestigen. Bij muizen zonder Daple, haar bundels zijn misvormd en misoriënteerd in een patroon die zowel eencellige en orgaan-brede defecten.Tarchini werd geboren in Zwitserland en is zijn eerste taal. Hij verkreeg zijn B.Sc. en Ph. D. in biologie aan de Université de Genève. Daar werkte hij als afgestudeerde student in het laboratorium van Denis Duboule, een eminent professor in de afdeling genetica en evolutie. Tarchini behaalde vervolgens een fellowship van het Human Frontier Science Program, een prestigieus internationaal programma voor onderzoeksondersteuning, en voltooide zijn postdoctorale fellowship aan het Institut de Recherches Cliniques de Montréal in Canada. Daar werkte hij samen met Prof. Michel Cayouette wiens laboratorium onderzoek doet naar de bepaling van het lot van de cellen in het netvlies.De nieuwe belangstelling voor het binnenoor, samen met een levenslange neiging om de minder bereisde weg te kiezen, leidde ertoe dat Tarchini zijn onderzoekspad veranderde.

“ik was bezorgd dat mijn retina project niet snel genoeg ging en niet voldoende veelbelovend was”, herinnert hij zich. “Ik had het idee om in een ander orgaan te kijken, en ik had gehoord dat het binnenoor een geweldig systeem was als het ging om celpolariteit. Maar ik wist niets over het binnenoor.”

dit begon, zegt Tarchini, als een” zeer riskante en ineffectieve uitstap naar het binnenoor, ” en hield in dat hij zelf technieken leerde omdat niemand anders in het lab de kennis had om hem te trainen. “Ik heb dus veel tijd verloren, maar het bleek een investering te zijn in Mijn toekomstig onderzoek. Ik had veel geluk; Michel is een bijzonder ruimdenkend en hands-off persoon, en hij gaf me de vrijheid en tijd om een ander systeem te verkennen.”

de overstap naar het bestuderen van het binnenoor stelde Tarchini in staat om met succes door de lastige situatie te navigeren van elke postdoc die zijn of haar eigen lab startte nadat hij in het lab van een gevestigde wetenschapper had gewerkt. “Uiteindelijk bleek dit binnenoorwerk echt interessant te zijn, en ik kon het cayouette lab verlaten en zelfstandig hetzelfde onderzoek naadloos voortzetten, zonder me zorgen te hoeven maken of ik op de tenen van mijn vorige adviseur stapte. En dat was fantastisch.”

Tarchini ‘s vroegere mentoren blijven Tarchini’ s vooruitgang met interesse en trots bekijken. “Basile is een fantastische wetenschapper, “zegt Cayouette,” en ik zou zeggen dat zijn grootste troeven zijn dat hij grondig, nauwgezet en rigoureus is in zowel experimentele planning als uitvoering. Basile is natuurlijk ook heel intelligent en toegewijd. Hij leerde zichzelf alles en eindigde met het publiceren van prachtige papers over het slakkenhuis, in een netvlies lab! Dat was erg indrukwekkend. Ik twijfel er niet aan dat Basile belangrijke bijdragen zal blijven leveren en een leider op zijn gebied zal worden.”

” op pagina 60 van zijn proefschrift, “Duboule relates,” citeerde Basile een citaat van H. L. Mencken: ‘Voor elk complex probleem is er een antwoord dat duidelijk, eenvoudig en verkeerd is.’Dat zegt veel over hem en zijn zeer hoge wetenschappelijke normen — en ook over zijn lichte nihilisme.Tarchini werd in 2015 lid van de JAX-faculteit. Een jaar later verzekerde hij zijn eerste federale onderzoeksfinanciering, een vijfjarige, $1,9 miljoen subsidie van het National Institute on doofheid and Other Communication Disorders.In eigen persoon is alles aan Tarchini precies en gemeten, van zijn ordelijke kantoor met uitzicht op Bar Harbor ‘ s spectaculaire Frenchman Bay tot zijn stoere uiterlijk (in tegenstelling tot de meeste wetenschappers van zijn leeftijd, die de sporty-scruffy-perennial grad student look verkiezen). Hij draagt misschien een prachtige trui gebreid door zijn vrouw Dayana Krawchuk, Jax ‘ s uitbundige wetenschapper-social media manager. Als ze samen zijn vertelt ze de anekdotes en hij geeft de pittige punch lijnen.Tarchini is ook een talentvol jazzmusicus die ooit overwoog de weg van de professionele performer te kiezen in plaats van de wetenschapper. Hij trad onlangs op bas op bij een concert in de Bar Harbor town library met JAX President en CEO Edison Liu op piano.

een musicus-wetenschapper die hoorzitting bestudeert? Eigenlijk zegt Tarchini met een lach: “hoe ouder ik word, hoe meer ik van stilte hou. Ik kan niet tegen achtergrondmuziek, bijvoorbeeld!”

en in feite zijn onderzoeksinteresses, terwijl ze in het binnenoor blijven, verhuizen naar het vestibulaire systeem, dat direct naast het slakkenhuis ligt.

” het binnenoor is in principe twee systemen in één, auditief en vestibulair, ” zegt hij. “Het is iets wat we vanzelfsprekend vinden, het vermogen om waar te nemen waar ons lichaam zich in de ruimte bevindt, om rechtop te lopen, om zwaartekracht te voelen. Maar het is ongelooflijk belangrijk dat het goed functioneert: anders kon je ‘ s ochtends niet uit bed komen.”

Tarchini heeft al aangetoond dat hij zijn onderzoeksfocus moedig en succesvol kan verleggen. Blijf op de hoogte voor interessante ontdekkingen.