根據世界衛生組織的數據，全世界有4.66億人患殘疾性聽(tīng)力損失，相當于平均不到20人中就有1人喪失聽(tīng)力。遺傳造成的聽(tīng)力損失還是新生兒最常見(jiàn)的殘疾之一?；蚓庉嫾夹g(shù)的問(wèn)世，為治療基因缺陷引起的遺傳性耳聾帶來(lái)了前所未有的希望。
最近，哈佛醫學(xué)院和波士頓兒童醫院的一支聯(lián)合研究團隊，利用優(yōu)化的CRISPR-Cas9基因編輯系統，在耳聾小鼠模型上精確識別并修正內耳的致聾突變，幫助小鼠留住聽(tīng)力。這一概念驗證的完成有望為眾多遺傳性耳聾患者帶來(lái)安全的基因編輯療法。研究成果日前發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《自然-醫學(xué)》。
貝多芬小鼠
在我們的耳朵深處，也就是被稱(chēng)為內耳的部分，有一類(lèi)“毛細胞”，它們分布在內耳表面，形狀如一叢叢鬃毛，在聽(tīng)覺(jué)中發(fā)揮重要作用。
耳鼻喉科教授Jeffrey Holt和轉化醫學(xué)科學(xué)教授David Corey領(lǐng)導的研究小組過(guò)去發(fā)現，毛細胞要行使傳導聽(tīng)覺(jué)信號的功能，離不開(kāi)一種叫作TMC1的蛋白。當編碼TMC1蛋白的基因發(fā)生突變，毛細胞會(huì )逐漸退化和死亡，導致聽(tīng)力喪失。某些遺傳性耳聾患者在10~15歲開(kāi)始逐漸失聰、到25歲左右完全喪失聽(tīng)力，正是因為T(mén)MC1基因突變。
科學(xué)家發(fā)現TMC1基因后，利用同樣的突變構建了一種疾病模型小鼠，希望在此基礎上研究疾病的治療方法。這些基因突變小鼠會(huì )在出生一段時(shí)間后逐漸損失聽(tīng)力，到“青壯年”時(shí)完全失聰?？茖W(xué)家們給這種疾病模型起名為“貝多芬小鼠”，因為它們表現出的病程正與大音樂(lè )家貝多芬經(jīng)歷的進(jìn)行性聽(tīng)力喪失相似。不過(guò)，順便一提，貝多芬失聰的真正原因仍沒(méi)有定論。
精確找到30億分之一
和TMC1突變的耳聾患者一樣，貝多芬小鼠體內的Tmc1基因僅僅出現了“一點(diǎn)”小錯誤：在來(lái)自父母雙方的兩個(gè)基因拷貝中，一個(gè)Tmc1出現突變就會(huì )致聾；而突變的DNA序列，僅僅是一個(gè)堿基發(fā)生了變化。
想要通過(guò)基因療法修正DNA錯誤，用研究者的話(huà)說(shuō)，意味著(zhù)他們的基因編輯系統需要成功地在小鼠基因組的30億個(gè)堿基字母中找出一個(gè)錯誤的字母。
為了精確定位貝多芬小鼠的錯誤基因拷貝，同時(shí)不影響正?；?，研究團隊在經(jīng)典CRISPR-Cas9系統的基礎上進(jìn)行改良，分別對引導分子gRNA和內切酶Cas9都做了優(yōu)化。細胞實(shí)驗中的初步檢驗表明，優(yōu)化后的CRISPR-Cas9工具能在Tmc1基因的兩個(gè)拷貝中準確區分突變版本和正常版本。
隨后，研究人員通過(guò)腺相關(guān)病毒（AAV）載體將基因療法遞送到小鼠內耳。
DNA分析的結果顯示，基因編輯活性只局限于在貝多芬小鼠的內耳細胞。而對正常小鼠做同樣的“治療”，沒(méi)有在內耳細胞中檢測到任何編輯變化，說(shuō)明這種療法沒(méi)有干擾正常的基因功能，進(jìn)一步說(shuō)明了該工具的特異性。
研究人員在顯微鏡下觀(guān)察了小鼠內耳的毛細胞。不出所料，在未經(jīng)治療的貝多芬小鼠中，毛細胞隨著(zhù)結構的惡化逐漸消失；相比之下，接受治療后的小鼠，保留了正常數量的毛細胞，結構完整或近乎完整。
內耳毛細胞的結構得到挽救后確實(shí)能起到改善聽(tīng)力的作用嗎？科學(xué)家們通過(guò)“聽(tīng)性腦干反應（ABR）”檢查了小鼠的聽(tīng)力。這種測試方法檢查不同強度聲音刺激下的腦電波反應，意味著(zhù)內耳中聽(tīng)覺(jué)細胞捕獲到聲音后把信號傳到了大腦。這也是新生兒聽(tīng)力篩查的常用方法。
在不治療的情況下，貝多芬小鼠通常在1個(gè)月大時(shí)就開(kāi)始對高頻聲音反應降低，6個(gè)月大時(shí)完全失聰。相比之下，出生后不久就接受基因編輯療法的小鼠，在2個(gè)月時(shí)與健康小鼠的聽(tīng)力幾乎沒(méi)有差別；到6個(gè)月大時(shí)，對低頻聲音的聽(tīng)力仍保持正常，有些甚至對高頻聲音的反應也接近健康小鼠。更令人鼓舞的是，有一部分經(jīng)過(guò)治療的貝多芬小鼠，在此后的近一年里保持了穩定的聽(tīng)力！
在人們非常關(guān)注的安全性上，這種療法的表現也值得一提?？茖W(xué)家們給沒(méi)有攜帶缺陷基因的小鼠施用療法后，小鼠沒(méi)有因此遭受任何聽(tīng)力損失。
在這項研究的最后，為測試該療法在遺傳性失聰患者上的治療潛力，科學(xué)家們在一系列攜帶TMC1突變的人類(lèi)細胞系上進(jìn)行了實(shí)驗。DNA分析顯示，只有突變拷貝會(huì )被編輯，同一個(gè)細胞中的正?？截惒粫?huì )受影響。
從這些結果來(lái)看，研究團隊帶來(lái)的新CRISPR-Cas9工具“大大提高了標準基因編輯技術(shù)的有效性和安全性”。但他們也提醒，即便是像這樣已經(jīng)高度精確的基因編輯療法，在用于人類(lèi)之前仍有大量工作需要做。
由于這種方法能夠靶向單個(gè)點(diǎn)突變，受益的將不僅僅是TMC1突變造成的遺傳性耳聾患者，由其他聽(tīng)覺(jué)基因單突變造成的15種遺傳性耳聾也都有望通過(guò)這種方法得到治療。這樣的進(jìn)展無(wú)疑令人期待！“我們相信，這些結果打開(kāi)了一扇大門(mén)，由基因單拷貝缺陷造成的一系列遺傳疾病都可以在此基礎上開(kāi)發(fā)靶向治療。”Holt教授說(shuō)，“這真的是精準治療。”
貝多芬本人沒(méi)有親耳聽(tīng)過(guò)《歡樂(lè )頌》，而精準的基因編輯療法正在接近治愈疾病的目標，為眾多耳聾患者帶來(lái)一曲歡樂(lè )頌。
合作咨詢(xún)
肖女士
021-33392297
Kelly.Xiao@imsinoexpo.com
2006-2025 上海博華國際展覽有限公司版權所有（保留一切權利）
滬ICP備05034851號-57
