發(fā)布日期：2017-02-09
在我國(guó)，平均每1000個(gè)新生兒中，就有2-3個(gè)患有遺傳性的先天耳聾，這種基因?qū)用娴募膊∫恢睕](méi)有很好的治療方法，要么依靠助聽(tīng)器和人工耳蝸，要么就只能慢慢適應(yīng)這種“無(wú)聲的生活”。但是，隨著基因治療的興起，這些先天性耳聾患者也許有一天也能重獲“捕捉聲音”的能力了！
人工耳蝸
在昨天的《自然 生物技術(shù)》雜志上，來(lái)自哈佛醫(yī)學(xué)院和波士頓兒童醫(yī)院的研究人員發(fā)表了兩篇文章，他們利用一個(gè)人工合成的病毒載體，載著治療性基因移植到小鼠的耳朵內(nèi)，接受了治療的小鼠的聽(tīng)力恢復(fù)到了可以聽(tīng)到25分貝的水平[1，2]！25分貝是一個(gè)什么概念呢？大概就是一個(gè)人在我們的耳邊用氣聲輕輕的講話的音量大小，這可謂是一個(gè)極大的進(jìn)步了！
遺傳性的先天耳聾雖說(shuō)聽(tīng)起來(lái)是一種疾病，但是從基因上來(lái)說(shuō)，目前科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了100多個(gè)與其相關(guān)的基因，它們各自代表了不同類(lèi)型的耳聾。這次的研究中，研究人員選擇了其中因Ush1c基因突變導(dǎo)致的耳聾小鼠，這種類(lèi)型的耳聾占全部的一半以上。Ush1c基因的突變會(huì)導(dǎo)致一種叫做協(xié)調(diào)蛋白（harmonin）的蛋白質(zhì)失去功能，進(jìn)而使得本該接收聲音并且將聲信號(hào)傳遞給大腦的耳毛細(xì)胞受損，從而導(dǎo)致了嚴(yán)重的聽(tīng)力損傷。
在這次的研究中，研究人員使用的是一個(gè)人工合成的，代號(hào)為Anc80L65的腺相關(guān)病毒載體，腺相關(guān)病毒載體穩(wěn)定、安全性高、靶向性強(qiáng)，是基因治療中常用的病毒載體類(lèi)型。為什么要選擇人工合成呢？天然的腺相關(guān)病毒載體不好用嗎？這就要說(shuō)到2015年，他們所做的研究了。
Jeffrey Holt 教授
在2015年的7月份，兩家機(jī)構(gòu)的研究人員就曾經(jīng)展開(kāi)合作，他們選擇的是因TMC1基因突變導(dǎo)致耳聾的小鼠，研究使用的是常規(guī)的天然腺相關(guān)病毒載體AAV1[3]。AAV1在失明、心臟病等基因治療領(lǐng)域中曾有過(guò)一些應(yīng)用，安全性有一定的保證。研究發(fā)現(xiàn)，耳聾小鼠在2個(gè)月內(nèi)恢復(fù)了初級(jí)聽(tīng)覺(jué)。但是研究的通訊作者Jeffrey Holt教授和他的同事，沒(méi)有參與研究的Margaret Kenna博士都表示，他們的治療對(duì)于這些遺傳性的、深度耳聾來(lái)說(shuō)，輔助效果更為明顯，治療效果并不夠好，還有很多要改進(jìn)的地方。
研究人員發(fā)現(xiàn)，AAV1載體只能將基因遞送到內(nèi)毛細(xì)胞中，我們前面說(shuō)過(guò)了，耳毛細(xì)胞的功能是接收聲音并且將聲信號(hào)傳遞給大腦。而耳毛細(xì)胞又分為外毛細(xì)胞和內(nèi)毛細(xì)胞，當(dāng)外界有聲音時(shí)，聲音會(huì)通過(guò)外耳道傳入，經(jīng)過(guò)鼓膜，到達(dá)耳蝸（內(nèi)耳的一部分，另一部分是前庭），此時(shí)內(nèi)耳中的毛細(xì)胞就發(fā)揮了重要的作用，外毛細(xì)胞感受到了聲信號(hào)，而內(nèi)毛細(xì)胞要將聲信號(hào)轉(zhuǎn)化為生物電信號(hào)，通過(guò)聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)傳遞給大腦。所以說(shuō)，當(dāng)耳毛細(xì)胞受損，聽(tīng)力障礙自然就出現(xiàn)了。
耳部結(jié)構(gòu)示意圖
因此，只將基因送達(dá)到內(nèi)毛細(xì)胞中表達(dá)是不夠的，要想讓聽(tīng)力完全恢復(fù)正常，外毛細(xì)胞中也需要有正常的基因。但是，外毛細(xì)胞沒(méi)有內(nèi)毛細(xì)胞分布均勻，載體想要靶向并進(jìn)入相對(duì)困難，于是研究人員選擇了人工合成的病毒載體Anc80L65，有研究證明，在對(duì)肝臟和視網(wǎng)膜進(jìn)行轉(zhuǎn)基因時(shí)，使用Anc80L65是安全有效的[4]。
這項(xiàng)研究由Holt教授和他的同事領(lǐng)導(dǎo)，他們對(duì)Anc80L65所載基因的轉(zhuǎn)導(dǎo)效率與幾個(gè)常規(guī)載體（AAV1、2、6、8、9）進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果顯示，Anc80L65作為載體時(shí)，安全性與常規(guī)載體幾乎沒(méi)有差別，但對(duì)內(nèi)毛細(xì)胞的轉(zhuǎn)導(dǎo)效率達(dá)到100%，外毛細(xì)胞達(dá)到約為90%，這個(gè)比例是其他幾個(gè)常規(guī)載體的3倍到20倍不等[1]。
證實(shí)了安全性和有效性后，另一組的小鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)也緊接著開(kāi)展了，兩項(xiàng)研究有一位共同的第一作者：在Holt教授實(shí)驗(yàn)室做博士后的潘碧峰博士，他畢業(yè)于北京理工大學(xué)，2011年11月加入Holt教授的實(shí)驗(yàn)室。他們選擇了剛出生后不久的全聾小鼠，經(jīng)過(guò)治療，研究人員發(fā)現(xiàn)小鼠的協(xié)調(diào)蛋白恢復(fù)正常功能，耳毛細(xì)胞也正常生長(zhǎng)，形成了和正常小鼠一樣的細(xì)胞束，當(dāng)有聲波時(shí)，信號(hào)的傳導(dǎo)也恢復(fù)了正常[2]。
左圖為正常小鼠的耳毛細(xì)胞排列（上）和耳毛細(xì)胞束（下），中圖為Ush1c突變小鼠，右圖為接受治療后的小鼠
研究人員還對(duì)它們進(jìn)行了行為上的測(cè)試，將它們放在“驚嚇盒”中，當(dāng)響亮的聲音響起的時(shí)候，所有接受治療的小鼠像正常小鼠一樣“跳了起來(lái)”。當(dāng)研究人員將聲音分貝下調(diào)后，25只小鼠中有19只對(duì)80分貝以下的聲音能產(chǎn)生反應(yīng)，而有不到一半的小鼠能聽(tīng)到25-30分貝的聲音。研究的通訊作者，波士頓兒童醫(yī)院耳鼻喉科Gwena?lle Géléoc博士說(shuō)：“這意味著，我們可以對(duì)它說(shuō)‘悄悄話’了，它們聽(tīng)得到。”
潘碧峰博士（左）和Gwena?lle Géléoc博士（右）
除了聽(tīng)覺(jué)外，Ush1c突變的患者（小鼠）往往還伴有眩暈和步態(tài)不穩(wěn)等癥狀，這是由前庭功能障礙引起的。研究人員對(duì)這些障礙的恢復(fù)情況也進(jìn)行了觀察，他們發(fā)現(xiàn)，小鼠果然克服了這兩個(gè)問(wèn)題，能夠輕松“走直線”了！在另一個(gè)測(cè)試中，它們能夠和健康小鼠一樣，保持在旋轉(zhuǎn)的橫桿上停留，不掉下去。
萌萌的鼠寶寶
在研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，對(duì)于出生不久的小鼠進(jìn)行治療效果非常好，但是當(dāng)治療延遲10-12天時(shí)，效果就變得很差了，研究人員希望在未來(lái)的研究中，探究這一現(xiàn)象的原因所在。此外，他們還表示，未來(lái)希望能在更大體型的動(dòng)物中進(jìn)行治療，驗(yàn)證療法的有效性。
對(duì)于這些研究成果，Holt博士表示，這是一項(xiàng)具有里程碑意義的研究，他們首次證實(shí)，將正確的基因傳送到內(nèi)耳中的耳毛細(xì)胞中，可以將耳聾小鼠的聽(tīng)力和平衡能力恢復(fù)到相對(duì)正常的水平。未來(lái)，他們還將繼續(xù)努力，開(kāi)發(fā)針對(duì)不同類(lèi)型的先天性耳聾的新療法。
參考文獻(xiàn)
[1] A synthetic AAV vector enables safe and efficient gene transfer to the mammalian inner ear
[2] Gene therapy restores auditory and vestibular function in a mouse model of Usher syndrome type 1c
[3] Askew C, Rochat C, Pan B, et al. Tmc gene therapy restores auditory function in deaf mice[J]. Science Translational Medicine, 2015, 7(295): 295ra108-295ra108.
[4] Zinn, E. et al. In silico reconstruction of the viral evolutionary lineage yields a potent gene therapy vector. Cell Rep. 12, 1056–1068 (2015).
來(lái)源：奇點(diǎn)網(wǎng)（微信號(hào) geekheal_com）
