基因疗法使失聪小鼠的听力恢复到耳语状态

2020-12-01 82基因相关

2015年夏天,波士顿儿童医院和哈佛医学院的一个团队报告说,基因疗法使失聪小鼠的听力恢复到耳语状态。利用基因疗法恢复了遗传性耳聋小鼠的基本听力。现在,波士顿儿童医院的研究团队报告说,使用马萨诸塞州眼耳科开发的改进的基因治疗载体,恢复了更高的听力水平--低至25分贝,相当于耳语。

新的载体和小鼠研究在《自然生物技术》上的两篇论文中接连描述。

基因疗法使失聪小鼠的听力恢复到耳语状态

以前的载体只能穿透耳蜗的内层毛细胞,而Nature Biotechnology的第一项研究表明,新的合成载体Anc80在引入耳蜗后,能安全地将基因转移到难以到达的外层毛细胞中(见图片)。这项研究的三位哈佛医学院高级研究员分别是波士顿儿童医院的Jeffrey R. Holt博士、Mass. Eye and Ear和Luk H. Vandenberghe博士,他们在2015年领导了Anc80的开发,在Mass. Eye and Ear的Grusbeck基因治疗中心。

"我们已经证明,Anc80在感染内耳感兴趣的细胞方面效果非常好,"Stankovic说,他是马萨诸塞州的耳科医生。眼耳科医生和哈佛医学院耳鼻咽喉科副教授。"已经有超过100个已知会导致人类耳聋的基因,有许多患者最终可能会从这项技术中受益。"

第二项研究由波士顿儿童医院耳鼻喉科和F.M.Kirby神经生物学中心的Gwenaëlle Géléoc博士领导,使用Anc80在Usher综合征的小鼠模型中传递特定的校正基因,Usher综合征是最常见的耳聋盲症的遗传形式,也会损害平衡功能。

基因疗法使失聪小鼠的听力恢复到耳语状态,"这种策略是我们测试过的最有效的策略,"Géléoc说。"外毛细胞放大声音,让内毛细胞向大脑发出更强的信号。我们现在有了一个运作良好的系统,将听觉和前庭功能拯救到了一个前所未有的水平。"

迎来基因治疗耳聋的曙光

波士顿儿童医院的Géléoc及其同事研究了Ush1c突变的小鼠,这种突变与导致人类Usher 1c型的突变相同。该突变会导致一种叫做和谐素的蛋白质失去功能。因此,接收声音和信号的感觉毛细胞束恶化并变得混乱,导致深度听力损失。

当将修正后的Ush1c基因导入小鼠的内耳时,耳蜗的内外毛细胞开始产生正常的全长谐素。毛细胞形成了正常的毛束(见图片),对声波作出反应,并向大脑发出信号,这是由电记录测量的。

最重要的是,出生后不久接受治疗的耳聋小鼠开始听到声音。Géléoc及其同事首先在 "惊吓盒 "中展示了这一点,它可以检测小鼠是否对突如其来的巨大声音做出反应而跳跃。当他们接下来测量大脑听觉区域的反应时,一个更敏感的测试,小鼠对更安静的声音做出反应。25只小鼠中有19只听到了比80分贝更安静的声音 有几只小鼠能听到25-30分贝的声音,就像正常小鼠一样。

"现在,你可以低声说话,他们也能听到你的声音。"同样是哈佛医学院耳鼻喉科助理教授的Géléoc说。

波士顿儿童医院的遗传性听力损失专家Margaret Kenna,医学博士,英里每小时,他对Usher综合征进行研究,对这项工作感到兴奋。"任何能够在早期稳定或改善原生听力的东西都会极大地促进孩子学习和使用口语的能力,"她说。"人工耳蜗是很好的,但你自己的听力在频率范围、听声音的细微差别、音乐和背景噪音,以及弄清声音来自哪个方向等方面更好。此外,平衡能力的改善可以转化为Usher综合征患者更好、更安全的行动能力。"

恢复平衡和可能的视觉

由于患有Usher 1c的患者(和小鼠)也有前庭器官中的毛细胞损伤引起的平衡问题,研究人员还测试了基因疗法是否能恢复平衡。它做到了,消除了前庭功能障碍小鼠的不稳定运动(见图片),在另一项测试中,使小鼠能够在旋转杆上停留更长的时间而不脱落。

在将该技术带给患者之前,还需要进一步的工作。有一点需要注意的是,小鼠出生后马上接受治疗,当基因治疗推迟10-12天时,听力和平衡没有恢复。研究人员将做进一步的研究来确定其中的原因。然而,当早期治疗时,效果至少持续了6个月,只有在6周至3个月之间略有下降。研究人员还希望在更大的动物身上测试基因疗法,并计划为其他形式的遗传性听力损失开发新型疗法。

Usher综合征也会导致视网膜中的感光细胞逐渐恶化,从而导致失明。虽然这些研究没有测试恢复视力,但眼部的基因疗法已经开始对其他疾病进行治疗。

"我们已经知道载体在视网膜中起作用,"Géléoc说,"由于视网膜中的恶化速度较慢,因此治疗的窗口期较长。"

"失明基因治疗的进展比听力的进展要大得多,我相信我们的研究向开启听力基因治疗的未来迈出了重要的一步。"同样是哈佛医学院眼科助理教授的Vandenberghe说。"在Usher综合征的情况下,将这两种方法结合起来,最终同时治疗疾病的致盲和听力方面是非常引人注目的,也是我们希望努力的方向。"

"这是一项具有里程碑意义的研究,"波士顿儿童医院耳鼻咽喉科研究主任Holt说,他也是第二篇论文的共同作者。"在这里,我们首次表明,通过将正确的基因序列传递给耳朵中的大量感觉细胞,我们可以将听力和平衡都恢复到接近正常的水平。"

引用

Boston Children's Hospital. "Gene therapy restores hearing in deaf mice, down to a whisper: Improved delivery vector better penetrates the inner ear, also restores balance in a mouse model of Usher syndrome." ScienceDaily. ScienceDaily, 6 February 2017. www.sciencedaily.com/releases/2017/02/170206111804.htm.

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