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▎藥明康德內(nèi)容團(tuán)隊(duì)編輯 基因編輯領(lǐng)域的頂尖學(xué)者、Broad研究所的劉如謙（David Liu）教授與哈佛醫(yī)學(xué)院專注于耳鼻喉科研究的Jeffrey Holt教授合作，近日在《科學(xué)》子刊發(fā)表一項(xiàng)新成果，為眾多遺傳性耳聾患者帶來一種潛在治療策略。
他們利用新穎的單堿基編輯技術(shù)，在小鼠內(nèi)耳中成功修正了導(dǎo)致耳聾的一種基因錯(cuò)誤，讓小鼠恢復(fù)部分聽力。研究人員相信，這種方法經(jīng)過進(jìn)一步完善，也將有助于提高耳聾患者的聽力。值得一提的是，這是利用基因組編輯技術(shù)修復(fù)隱性致病突變的首個(gè)成功例子。
▲這項(xiàng)研究獲得了《科學(xué)》官網(wǎng)的推薦（圖片來源：Science截圖）聽力喪失雖不致命，給生活和社會(huì)的影響卻是巨大的。人工耳蝸等技術(shù)設(shè)備可以起到一定幫助，但對(duì)于患者來說，引起耳聾的根本問題并沒解決。在雙耳失聰?shù)娜巳褐校蠹s有半數(shù)是基因突變?cè)斐傻?/strong>。近年來，基因編輯工具的問世，為這些遺傳性耳聾患者從根源上帶來了治療希望。編碼跨膜通道樣蛋白1（TMC1）的基因發(fā)生突變，是導(dǎo)致耳聾的一個(gè)常見原因。兩年前，劉如謙教授的研究團(tuán)隊(duì)做出了一項(xiàng)突破，他們用基于CRISPR-Cas9基因編輯的方法，在小鼠中修復(fù)了Tmc1的一種顯性致病突變，從而延緩小鼠的聽力喪失。所謂的顯性致病突變，指基因的兩個(gè)副本中只有一個(gè)出錯(cuò)就引起遺傳病。在這種情況下，把有問題的基因副本“擦除”，而讓好的那個(gè)副本發(fā)揮作用，就可能起到治療效果。
▲基因編輯大牛劉如謙教授（圖片來源：Harvard University）
然而，“大多數(shù)遺傳病不是由顯性突變引起，而是由隱性突變引起，包括大多數(shù)遺傳性聽力損失。”劉如謙教授說道。隱形致病突變，意味著來自父母雙方的基因副本兩個(gè)都有問題。因此，不能只是“擦除”有問題的基因，而需要對(duì)至少一個(gè)基因副本做出“修正”，恢復(fù)它們的正常功能。在此次的新研究中，科學(xué)家們希望修復(fù)Tmc1隱性致病突變。這種突變與正常版本僅僅只有一個(gè)氨基酸的差別，卻足以導(dǎo)致內(nèi)耳的毛細(xì)胞迅速退化，無法有效地把聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樯窠?jīng)細(xì)胞發(fā)送給大腦，于是引起聽力下降。為了達(dá)到修復(fù)基因的目的，這項(xiàng)研究的共同第一作者Wei-His Yeh博士與同事們首先開發(fā)并優(yōu)化了一款單堿基編輯器。傳統(tǒng)的CRISPR在基因組上進(jìn)行剪切，單堿基編輯器則不一樣，可以在不切斷雙鏈DNA的情況下，對(duì)DNA進(jìn)行單堿基轉(zhuǎn)換。由于單堿基編輯器較大，不適用于常用的腺相關(guān)病毒（AAV）載體，研究人員為此設(shè)計(jì)了一種巧妙的雙載體遞送方式：將單堿基編輯器分為兩半，用兩個(gè)AAV包裝。當(dāng)它們進(jìn)入同一個(gè)細(xì)胞后，兩半再次組合，前往DNA鏈尋找編輯目標(biāo)。這種遞送方式聽起來復(fù)雜，但實(shí)際證明行之有效，更關(guān)鍵的是，對(duì)DNA很少造成不必要的刪除或插入。劉如謙教授說：“我們幾乎沒有看到任何脫靶編輯的證據(jù)?！?/span>
▲小鼠耳蝸中，綠色的這些細(xì)胞轉(zhuǎn)入了修復(fù)的Tmc1基因（圖片來源：參考資料[2];Credit: Olga Shubina-Oleinik, Boston Children's Hospital）研究人員先在培養(yǎng)皿中驗(yàn)證，這款基于雙AAV載體的單堿基編輯系統(tǒng)可以有效修正Tmc1隱性致病突變。接著，他們給Tmc1基因突變的小鼠測(cè)試了這種方法的治療潛力。在小鼠出生一天后，他們將基因編輯系統(tǒng)注入小鼠的內(nèi)耳。這種治療挽救了小鼠內(nèi)耳中的毛細(xì)胞。研究人員欣喜地觀察到，經(jīng)過基因編輯的動(dòng)物，內(nèi)耳中具有外形完好的毛細(xì)胞，而且還能檢測(cè)到這些毛細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)。
▲雙AAV遞送的單堿基編輯器讓Tmc1突變小鼠的內(nèi)耳擁有了形態(tài)正常的毛細(xì)胞（圖片來源：參考資料[1]）
那么，這些毛細(xì)胞能幫小鼠恢復(fù)聽力嗎？Yeh博士說她做了一項(xiàng)非正式的測(cè)試：一拍手，原本完全喪失聽力的小鼠跳了起來，轉(zhuǎn)頭看向她——它們聽到了！當(dāng)然，研究人員也做了正式測(cè)試，腦電波顯示，遺傳性耳聾小鼠在接受治療4周后，能對(duì)低至60分貝的聲音有反應(yīng)，相比之下，沒有接受過治療的小鼠對(duì)高達(dá)110分貝的噪音都沒有反應(yīng)。研究人員表示，他們將繼續(xù)改善這種基因療法，讓接受治療的小鼠能進(jìn)一步像正常小鼠一樣，聽到更輕的聲音，并讓這種聽力改善的效果可以保持得更久。研究人員總結(jié)說，這些結(jié)果“支持進(jìn)一步發(fā)展基因編輯技術(shù)，以糾正造成遺傳疾病（包括遺傳性耳聾）的點(diǎn)突變”。我們期待科學(xué)家們的努力，為更多的患者帶來福音。[1] W.-H. Yeh el al., 'In vivo base editing restores sensory transduction and transiently improves auditory function in a mouse model of recessive deafness,' Science Translational Medicine (2020).DOI: 10.1126/scitranslmed.aay9101[2] In a first, researchers use base editing to correct recessive genetic deafness and restore partial hearing to mice. Retrieved June 5, 2020, from https:///news/2020-06-base-recessive-genetic-deafness-partial.html
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