
波士顿儿童医院、麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所的研究人员利用一种名为“碱基编辑”的新基因工程技术,恢复了有隐性遗传突变的小鼠的听力。这项新技术处于临床试验阶段,希望以后能为出国看病的患者带去福音。
通过这项技术,研究小组修复了Tmc1基因中已知的导致遗传性耳聋的一个单一错误。这种一次性修复包括将一个错误的DNA碱基与正确的DNA碱基交换。“这项研究对于波士顿儿童医院儿科来说是非常重要的,因为每年大约有4000婴儿出生时伴有遗传听力损失,”波士顿儿童医院耳鼻咽喉研究主任Dr. Jeffery Holt说,“而且,我们认为这是听力恢复领域的一个大进步。”

Dr. Jeffery Holt
碱基编辑器相当于拼写检查
Dr. Holt实验室在2015年的早期研究表明,将Tmc1的完整DNA序列替换到耳朵的感觉细胞中,可以恢复失聪小鼠的听力。
他说:“在这种情况下,我们使用了一种单一的腺相关病毒(AAV)将Tmc1基因的功能拷贝导入耳朵中。”
这项研究又向前推进了一步。该研究小组修复了Tmc1基因中的一个单一突变,并将其转换回正确的序列,而不是替换某个基因。“它就像你的拼写检查器,”他说。如果你打错了字母,拼写检查程序会帮你修复。当研究小组修复了耳朵感觉细胞的缺陷后,四个星期之内,编辑过的细胞就完全恢复了它们的功能。

Dr. Olga Shubina-Oleinik
Dr. Holt实验室的Dr. Olga Shubina-Oleinik说:“一旦细胞被这两个部分感染,它就会重组成一个完整的序列,完成我们需要的碱基编辑任务。”

小鼠耳蜗的激光扫描共聚焦显微镜图像。感觉细胞体为蓝色,感觉细胞器为红色,带有修复Tmc1基因的细胞为绿色。(图片来源:Olga Shubina-Oleinik/波士顿儿童医院)
重要的是要注意当两个腺相关病毒(AAV)进入细胞时,这种方法是有效的。如果大约四分之一的细胞是这种情况,就足以为老鼠恢复一些听力。
Dr. Holt说:“我们让这种方法起作用了,但我们需要提高效率,使其广泛使用。如果只有一个腺相关病毒(AAV)进入细胞,它就不起作用。但我们得到的信息是,如果我们让两个腺相关病毒(AAV)同时进入细胞后,起作用的几率从0变成了100%。这告诉我,我们要做的就是将其放入更多的细胞中,我们将恢复更多的听力功能。”
以先前的成功为基础
至少有100种不同的基因与内耳的听力有关。任何一种突变都可能导致听力丧失。
“我们已经针对这些不同形式的听力损失制定了不同的策略,”Dr. Holt说。“我们采取精准医疗的方法,不仅针对已知的基因,还针对基因中的单个基因突变,都专门制定了策略。”
这只是与听力和平衡有关的众多突变之一
在人类Tmc1基因中已经发现了70多种不同的突变。Dr. Holt说:“我们希望这项新技术能让我们一次治疗一个突变,以恢复听觉和内耳的平衡。”与听力丧失一样,平衡障碍是一种尚未得到满足的巨大医疗需求,尽管它主要存在于老年人中。