Λεπτές φέτες ανθρώπινων οστών κρανίου και τα όργανα ακοής και ισορροπίας που τα περιέχουν τοποθετημένες σε διαφάνειες μικροσκοπίου σα λαστιχένια τέχνη γραμματοσήμων, όχι μεγαλύτερα από τα δακτυλικά αποτυπώματα. Η ερευνητική ομάδα του Matt Stewart στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins στη Βαλτιμόρη είχε ένα μακρύ, περίπλοκο ταξίδι για να κάνει διαφάνειες όπως αυτές το 2021. Οι ερευνητές χρειάζονται αυτά τα δείγματα κομμένα σε φέτες, από το τμήμα του κρανίου που στεγάζει το εσωτερικό αυτί, για να θέσουν μια θεμελιώδη ερώτηση σχετικά με τον νέο κορωνοϊό, SARS-CoV-2: Εισβάλλει άμεσα στα κύτταρα των ιστών που επιτρέπουν την ακοή και την ισορροπία;
Τα δεδομένα για τα προβλήματα των αυτιών που σχετίζονται με τη Covid-19, είναι αναξιόπιστα. Μέχρι σήμερα, αναφορές περιπτώσεων και μικρές μελέτες έχουν διαπιστώσει ότι ορισμένοι ασθενείς με Covid-19 βιώνουν σημαντική και ταχεία απώλεια ακοής, κουδούνισμα στα αυτιά που ονομάζονται εμβοές ή προβλήματα ισορροπίας. Οι εκτιμήσεις ποικίλλουν σχετικά με τη συχνότητα αυτών των συμπτωμάτων, αλλά επειδή ο κορωνοϊός έχει μολύνει εκατοντάδες εκατομμύρια ανθρώπους, ακόμη και μερικά τοις εκατό των ασθενών με Covid που βιώνουν απώλεια ακοής θα άθροιζε σε μεγάλη αύξηση παγκοσμίως. Ωστόσο, δεν έχει υπάρξει αιτιώδης συνάφεια μεταξύ του νέου κορωνοϊού και των ακουστικών συμπτωμάτων. Τα προβλήματα ακοής δεν είναι καν σε καταλόγους συμπτωμάτων Covid-19, βραχυπρόθεσμα ή μακροπρόθεσμα, που δημοσιεύονται από τα Κέντρα Ελέγχου και Πρόληψης Νοσημάτων.
Υπάρχουν αρκετές πιθανές εξηγήσεις για τους λόγους για τους οποίους η ασθένεια μπορεί να σχετίζεται με σοβαρά προβλήματα ακοής και οι επιστήμονες μπορεί να μην εντοπίσουν ποτέ όλους τους υποκείμενους μηχανισμούς. Αλλά ερευνητές όπως ο Στιούαρτ ακολουθούν τη θεωρία ότι ο ιός θα μπορούσε να βλάψει άμεσα τα εσωτερικά κύτταρα του αυτιού. Ο κορωνοϊός είναι ήδη γνωστό ότι μολύνει τα κύτταρα της άνω ρινικής κοιλότητας, οδηγώντας σε απώλεια οσμής. Μια παρόμοια διαδικασία μπορεί να συμβεί στο αυτί, εξήγησε ο Stewart, αναπληρωτής επικεφαλής ιατρός που ειδικεύεται στη χειρουργική του εσωτερικού αυτιού στο νοσοκομείο Johns Hopkins.
Οι επιπτώσεις θα επεκταθούν πέρα από τον νέο κορωνοϊό. Κάθε χρόνο περίπου 90.000 άνθρωποι στις Ηνωμένες Πολιτείες — δηλαδή 27 από τους 100.000 — βιώνουν αιφνίδια απώλεια ακοής από βλάβη στο εσωτερικό αυτί και οι ιοί πιστεύεται ότι προκαλούν πολλές από αυτές τις περιπτώσεις. Οι ιοί μπορούν επίσης να οδηγήσουν σε άλλα προβλήματα με την ακοή και την ισορροπία. Αλλά η διερεύνηση γιατί οι ιοί προκαλούν αυτά τα προβλήματα αποτελεί εδώ και καιρό πρόκληση για τους επιστήμονες. Για να μελετήσουν αυτά τα ευαίσθητα μέρη, οι ερευνητές δε μπορούν να κόψουν το εσωτερικό αυτί ενός ζωντανού ατόμου – η έρευνα θα απαιτούσε την αφαίρεση ευαίσθητου ιστού, διακινδυνεύοντας έναν τραυματισμό που θα μπορούσε να οδηγήσει σε πλήρη κώφωση ή απώλεια ισορροπίας.
Η πανδημία Covid-19 ώθησε τους ερευνητές να αναπτύξουν νέες προσεγγίσεις για την αντιμετώπιση αυτού του μακροχρόνιου ζητήματος. Στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins, ο Stewart και οι συνεργάτες του χρησιμοποιούν πτώματα, τεμαχίζουν τα αυτιά χρησιμοποιώντας χειρουργικές μεθόδους από το 1800, και πιο πρόσφατα, με ένα πριόνι με λεπίδες διαμαντιού αξίας 7.000 δολαρίων. Εν τω μεταξύ, μια ξεχωριστή ομάδα στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης και στο Ιατρείο Ματιών και Αυτιών της Μασαχουσέτης αντιμετώπισε το ζήτημα μελετώντας υπολείμματα ανθρώπινων ιστών από σπάνιες χειρουργικές επεμβάσεις και αναπτύσσοντας εσωτερικό ιστό αυτιού από βλαστοκύτταρα – ένας μοναδικός τύπος κυττάρων που μπορεί να αναπαράγει και να παράγει όργανα. Η ομάδα δημοσίευσε τα πρώτα αποτελέσματα στο περιοδικό Nature Communications Medicine τον Οκτώβριο.
Ιοί όπως ο SARS-CoV-2, ο έρπης και ο κοινός κυτταρομεγαλοϊός «όλοι έχουν αυτά τα πλοκάμια που φαίνεται να αγγίζουν το αυτί, αλλά κανείς δεν ήταν σε θέση να τα μελετήσει επειδή το αυτί είναι τόσο απρόσιτο», δήλωσε ο ιολόγος Lee Gehrke, επικεφαλής συντάκτης της μελέτης Communications Medicine και καθηγητής τόσο στο MIT όσο και στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ. “Έτσι, αυτό είναι το μέρος για το οποίο νομίζω ότι ενθουσιάζομαι περισσότερο”, είπε. “Τώρα έχουμε έναν τρόπο να δούμε αυτά τα πράγματα με τρόπο που δεν μπορούσαμε να κάνουμε πριν”.
Τα πτώματα μπορεί να είναι δύσκολο να βρεθούν επειδή χρειάζονται δότες. Αλλά για την ομάδα του Stewart, η λήψη πτωμάτων ασθενών που είχαν πεθάνει με Covid-19 δεν ήταν το πιο δύσκολο – το Πανεπιστήμιο Johns Hopkins ήταν αρχικά σε θέση να παρέχει τρεις. Η μεγαλύτερη πρόκληση ήταν η τήρηση των κατευθυντήριων γραμμών του CDC (Centers for Disease Control= Κέντρο Ελέγχου Επιδημιών). Στην αρχή της πανδημίας, όταν η έρευνα ξεκινούσε, κανείς δε γνώριζε πόσο ακριβώς ο κορωνοϊός θα μπορούσε να επιβιώσει κάτω από διαφορετικές συνθήκες. Το CDC αποθάρρυνε τη χρήση ηλεκτρικών χειρουργικών εργαλείων όπως τρυπάνια, τα οποία θα ήταν η πιο προφανής επιλογή για είσοδο στο αυτί ενός πτώματος, αλλά θα μπορούσε επίσης να πυροδοτήσει ιογενή σωματίδια στον αέρα και να αποτελέσει κίνδυνο για οποιονδήποτε στο δωμάτιο. Δεδομένου ότι τα σύγχρονα εργαλεία εξαιρούνταν, ο Stewart έπρεπε να βασιστεί στις χειρουργικές τεχνικές από τα τέλη της δεκαετίας του 1800, που εκτελούνται με τη χρήση απλών εργαλείων που δε θα περιστρέφονταν ηλεκτρικά επάνω τα ιικά μόρια σε υψηλή ταχύτητα.

Σε μια αίθουσα νεκροψίας, οι ερευνητές φόρεσαν μάσκες N95 και άλλα χειρουργικό εξοπλισμό. Σε κάθε πτώμα, ξεκίνησαν κάνοντας μια τομή πίσω από το αυτί και στη συνέχεια βρήκαν το τριγωνικό άνοιγμα στο μαστοειδές, ένα μέρος του κρανίου που “μοιάζει με κυψέλη με ένα μάτσο κύτταρα αέρα και πολύ, πολύ, πολύ λεπτό οστό”, δήλωσε ο Στιούαρτ. Οι curettes μπορούν να ξύσουν ένα κλάσμα ενός χιλιοστού κάθε φορά. Από το μαστοειδές δημιούργησαν ένα άνοιγμα 2 χιλιοστών – περίπου το πλάτος ενός ζυμαρικού σπαγγέτι – στο μεσαίο αυτί. Στη συνέχεια, παίρνουν δείγμα με μικροσκοπική βούρτσα μιας χρήσης.
Οι ερευνητές του Hopkins βρήκαν τελικά τη γενετική υπογραφή του κορωνοϊού SARS-CoV-2 σε δύο από τα τρία πτώματα, επιβεβαιώνοντας ότι ο ιός μπορεί να φτάσει στο μεσαίο αυτί και το μαστοειδές. Ο Stewart και οι συνεργάτες του δημοσίευσαν αυτά τα ευρήματα σε μια ερευνητική επιστολή στο περιοδικό JAMA Otolaryngology-Head & Neck Surgery τον Ιούλιο του 2020, συνιστώντας στους παρόχους υγειονομικής περίθαλψης να φορούν προστασία των ματιών και μάσκες N95 κατά τη διάρκεια διαδικασιών που αφορούν το μεσαίο αυτί. (Σε αδημοσίευτη έρευνα παρακολούθησης, η ιογενής υπογραφή βρέθηκε στο 60 τοις εκατό περισσότερων από 20 πτώματα.)
Σε ένα μήνυμα ηλεκτρονικού ταχυδρομείου στο Undark, ο Jameel Muzaffar, χειρουργός και ερευνητής στο Πανεπιστήμιο του Cambridge και στο Oto Health στο Ηνωμένο Ηνωμένο Εθνών, δήλωσε ότι δεν εξεπλάγη από την υπογραφή του SARS-CoV-2 στο μεσαίο αυτί και μαστοειδές, καθώς και οι δύο δομές συνδέονται με τη μύτη, όπου είναι γνωστό ότι συγκεντρώνεται ο κορωνοϊός. Πράγματι, είπε ο Στιούαρτ, ο ιός θα μπορούσε να ταξιδέψει με “μολυσμένη μύξα” από αλλού στα ιγμόρεια χωρίς απαραίτητα να εισβάλει σε πολύτιμα εσωτερικά κύτταρα του αυτιού.
Η μελέτη παρέχει υποστήριξη στην “ιδέα ότι καθώς ο ιός υπάρχει στο μέσο αυτί, θα μπορούσε πιο εύκολα να έχει πρόσβαση στο εσωτερικό αυτί”, προκαλώντας ενδεχομένως ξαφνική απώλεια ακοής, δήλωσε ο Muzaffar. Ωστόσο, δεν απάντησε στην ερώτηση: Θα μπορούσε ο κορωνοϊός να εισβάλει άμεσα και να βλάψει τα κύτταρα της ακοής;
Μια μελέτη το Δεκέμβριο του 2020 διερεύνησε αυτό το ερώτημα σε έναν οργανισμό που είναι ευκολότερο να εξεταστεί από τον άνθρωπο: τα ποντίκια. Ο νέος κορωνοϊός είναι γνωστό ότι εισέρχεται στα κύτταρα αλληλεπιδρώντας με έναν υποδοχέα που ονομάζεται ACE-2, ο οποίος βρίσκεται στην επιφάνεια ορισμένων ανθρώπινων κυττάρων. Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο εξέτασαν αν οι υποδοχείς ACE-2 και οι σχετικές πρωτεΐνες υπάρχουν στις δομές των αυτιών των ποντικιών κι απ’ ό,τι φαίνεται, υπάρχουν.
Αυτή η μελέτη “άναψε μια υποβόσκουσα φωτιά μέσα μου”, δήλωσε ο Στιούαρτ. Αν η ομάδα του το αναπαρήγε αυτό στους ανθρώπους, θα έπρεπε να τεμαχίσουν το εσωτερικό αυτί σε μεμονωμένες λεπτές διατομές για να το αναλύσουν κάτω από ένα μικροσκόπιο. Αλλά από τη στιγμή που οι ερευνητές λαμβάνουν δείγματα αυτιών από πτώματα, μπορεί να χρειαστεί ένας χρόνος για να μαλακώσουν αρκετά τα οστά ώστε να κοπούν σε λεπτές φέτες. Είναι πολύς καιρός για να περιμένεις σε μια πανδημία.
Για να εξετάσει τα ανθρώπινα κύτταρα, η ομάδα του Στιούαρτ θα πρέπει να κάνει νέες διαφάνειες με λεπτές διατομές των οργάνων ακοής και ισορροπίας όπως τα ιστορικά στα ντουλάπια διαδρόμου της ιατρικής σχολής. Στην προηγούμενη μελέτη πτωμάτων, η ομάδα του δεν είχε τρόπο πρόσβασης στο εσωτερικό αυτί. Αυτή τη φορά, θα πρέπει να χαράξουν το δρόμο τους προς αυτή την ευαίσθητη περιοχή, και να κάνουν πολύ ωραία κοψίματα.
Ο Στιούαρτ σκεφτόταν τότε που σπούδασε γεωχημεία ως μεταπτυχιακός φοιτητής. Τότε, είχε χρησιμοποιήσει εξειδικευμένα εργαλεία για να κόψει βράχους και πολύτιμους λίθους. “Έτσι είχα την ιδέα να χρησιμοποιήσω ένα διαμαντένιο ορυκτολογικό πριόνι”, δήλωσε ο Στιούαρτ. Δεδομένου ότι το πάχος της λεπίδας είναι μόλις 0,03 ίντσες, λιγότερο υλικό θα χανόταν όταν κόβονταν σε κροταφικό οστό – ένα μέρος του κρανίου που περιβάλλει το εσωτερικό αυτί και ισορροπεί τα όργανα. Από εκεί, ο Stewart συλλογίστηκε, η ερευνητική ομάδα θα μπορούσε γρήγορα να αποκρυπτογραφήσει τα κομμένα οστά με οξύ για να τα μαλακώσει, έτσι ώστε να μπορέσουν να φτάσουν σε αυτά τα ευαίσθητα όργανα ακοής και ισορροπίας, να τα τεμαχίσουν λεπτά και να εκτελέσουν πειράματα για να ψάξουν για βασικούς υποδοχείς κυττάρων.
Το πριόνι με λεπίδες διαμαντιού κόστισε περίπου 7.000 δολάρια – μια ασυνήθιστη αγορά για έναν χειρουργό αυτιών με μια αλλόφρονα ιδέα. Ενώ τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας είχαν παράσχει χρηματοδότηση για την προηγούμενη μελέτη πτωμάτων του Στιούαρτ, η υπηρεσία αρνήθηκε να υποστηρίξει αυτή την αναπόδεικτη τεχνική, έτσι ο Στιούαρτ προσέγγισε άμεσα μια οικογένεια που είχε δωρίσει στο νοσοκομείο, ρωτώντας αν θα υποστήριζαν τη χρήση των κεφαλαίων τους για αυτό το έργο. Το έκαναν.
Χρησιμοποιώντας αυτή την τεχνική, ο Stewart και οι συνεργάτες του δημιούργησαν με επιτυχία τα δείγματα που χρειάζονταν μόλις δύο εβδομάδες μετά την αρχική χειρουργική επέμβαση. Όταν επέστρεψε την πρώτη διαφάνεια πέρυσι στις αρχές Ιουνίου, “Απλά κάθισα πίσω στο γραφείο μου και ένιωσα σαν να είχα πραγματικά καταφέρει κάτι”, δήλωσε ο Στιούαρτ. Η ομάδα του είχε ξεπεράσει ένα βασικό εμπόδιο στην αναζήτηση υποδοχέων που ο ιός που προκαλεί Covid θα μπορούσε να επιτεθεί.

Τα προκαταρκτικά αποτελέσματα δείχνουν ότι βρίσκονται στο σωστό δρόμο. Χρησιμοποιώντας κροταφικά οστά από έξι πτώματα που δεν είχαν λοίμωξη Covid-19, οι ερευνητές βρήκαν αυτούς τους ευάλωτους τύπους υποδοχέων κυττάρων στο μέσο αυτί, τον κοχλία και το σύστημα ισορροπίας. Αυτό σημαίνει ότι ο νέος κορωνοϊός θα μπορούσε ενδεχομένως να προκαλέσει βλάβη στην ακοή εισβάλλοντας απευθείας στα κύτταρα. “Αυτό ήταν ένα μεγάλο κομμάτι του παζλ”, δήλωσε ο Στιούαρτ. Αυτό δεν έχει ακόμη αξιολογηθεί από ομοτίμους, αλλά ο Stewart παρουσίασε τα αποτελέσματα στη συνάντηση της Αμερικανικής Νευροτολογικής Εταιρείας τον Σεπτέμβριο του 2021 και η ομάδα του ετοιμάζει ένα χειρόγραφο για να υποβληθεί σε ένα περιοδικό.
Ξεχωριστά, πριν από την πανδημία, μια ομάδα στην περιοχή της Βοστώνης με επικεφαλής τη χειρουργό Κωνσταντίνα Στάνκοβιτς, τώρα στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ, καλλιεργούσε εσωτερικούς ιστούς αυτιών χρησιμοποιώντας έναν τύπο βλαστοκυττάρων που αδρανοποιούνται για να σχηματίσουν συστάδες που ονομάζονται οργανοειδή. Αλλά μόνο όταν ξέσπασε ο Covid, σε συνεργασία με ερευνητές στο MIT, άρχισαν να χρησιμοποιούν αυτά τα κύτταρα για να κατανοήσουν καλύτερα την ευπάθεια στους ιούς.
Κάτω από ένα μικροσκόπιο, οι οργανοειδείς ιστοί μοιάζουν με αυτό που βρίσκεται μέσα σε ένα ανθρώπινο αυτί, δήλωσε ο Γκέρκε, ο ιολόγος, ο οποίος συνεργάστηκε με τον Στάνκοβιτς. Η ομάδα έχει αναπτύξει ακόμη και κύτταρα μαλλιών, αισθητηριακούς υποδοχείς που ανιχνεύουν την κίνηση και επιτρέπουν την ακοή με μικροσκοπικά στελέχη που ονομάζονται στερεότυπα που εξέχουν από την επιφάνειά τους. Αυτοί οι επιστήμονες μελέτησαν επίσης τον ανθρώπινο εσωτερικό ιστό του αυτιού από δύο ζωντανούς ασθενείς. Προήλθε από μια σπάνια χειρουργική επέμβαση που ανακουφίζει από τον εξουθενωτικό ίλιγγο αλλά μειώνει την ακοή.
Τα κύτταρα τόσο από τα οργανοειδή όσο και από τα εσωτερικά αυτιά των ασθενών περιείχαν τις ίδιες πρωτεΐνες που βρήκε ο Στιούαρτ στην έρευνά του για το πτώμα. Ο Gehrke και οι συνάδελφοί του στη συνέχεια πήγαν ένα βήμα παραπέρα: Εξέθεσαν τόσο το οργανοειδές όσο και τους ιστούς των ασθενών στον SARS-CoV-2. Όπως προέβλεψαν, ο νέος κορωνοϊός μόλυνε μερικά από τα κύτταρα. “Η δουλειά τους είναι τόσο σημαντική”, έγραψε ο Στιούαρτ σε πρόσφατο email. Ο Γκέρκε χαρακτήρισε τα προκαταρκτικά ευρήματα του Στιούαρτ σπουδαία νέα. “Οποιαδήποτε δεδομένα είναι συμπληρωματικά”, ανέφερε, είναι “πολύ χρήσιμα”.
Στη συνέχεια, η ομάδα του Στιούαρτ σχεδιάζει να ψάξει για αποδείξεις άμεσης εισβολής στα κύτταρα των οργάνων του συστήματος ακοής και ισορροπίας χρησιμοποιώντας δείγματα από πτώματα θετικά στην Covid-19. Με αυτόν τον τρόπο, θα μπορούσαν να αναζητήσουν πιθανές αλληλεπιδράσεις μεταξύ του ανθρώπινου ιστού και ενός ιού που τον είχε μολύνει φυσικά, παρά μέσω ενός πειράματος. Η ομάδα του Στάνκοβιτς και του Γκέρκε, εν τω μεταξύ, θα ήθελε να δοκιμάσει πειραματικές θεραπείες στα οργανοειδή τους, δήλωσε ο Γκέρκε, καθώς επίσης να εξετάσει άλλους ιούς. Και οι δύο ομάδες θέλουν να προσαρμόσουν τα μοντέλα τους για να διερευνήσουν άλλες πιθανές αιτίες απώλειας ακοής από ιούς, όπως φλεγμονή και ανοσολογικές αντιδράσεις.
Όλα αυτά μπορεί μια μέρα να οδηγήσουν σε καλύτερες θεραπείες και υποστηρικτική φροντίδα για τους ανθρώπους που αγωνίζονται με προβλήματα ακοής και ισορροπίας, δήλωσε ο Stewart. Το θέμα είναι προσωπικό για αυτόν, καθώς είδε τον πατέρα του να αναπτύσσει απώλεια ακοής μετά από χρόνια χρήσης δυναμίτη ως γεωλόγου.
Με μεγαλύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι ιοί αλληλεπιδρούν με το αυτί, οι γιατροί θα είναι σε θέση να βοηθήσουν καλύτερα τόσο τους ασθενείς με την τρέχουσα νόσο Covid όσο και εκείνους που έχουν “μετα-ιογενείς επιπτώσεις”, δήλωσε ο Stewart.
Αναδημοσίευση από www.medscape.com