改良基因魔剪助力精准治疗耳聋，我们离彻底攻克遗传性疾病还有多远？

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作者：Paris

近几年来，CRISPR-Cas9系统在基因编辑领域可谓一直处于风暴中心的地位，给基因编辑领域带来了彻底性的变革，即便去年“基因编辑婴儿事件”的伦理问题引起全球轩然大波，但是基因编辑用于治疗遗传性疾病的探究却并没有止步。日前，哈佛医学院和波士顿儿童医院的一支联合研究团队，利用优化的CRISPR-Cas9基因编辑系统，在耳聋小鼠模型上精确识别并修正内耳的致聋突变，最终帮助小鼠保留听力，相关研究也同步在线发表在了顶尖学术刊物《Nature Medicine》杂志上，为无数遗传性耳聋患者埋下了希望的种子。

著名钢琴家贝多芬在32岁时听力完全丧失，其伤害不言而喻，他在留给其兄弟的遗嘱中写道，“正如落叶凋零，我的生命也已变得空洞。”

尽管贝多芬听力丧失的原因未知，但很多案例显示耳聋实际都和遗传DNA突变有关，而目前已知的和耳聋相关的基因有近100个。据流行病学调查显示，在每1000个新生儿中就有一位患有先天性耳聋，其中60%以上是由遗传因素引起的，遗传性聋的群体发病率已超过27/1000，在所有耳聋病人中，遗传性聋约占50%。这些数据听起来让人毛骨悚然，也吸引了越来越的科学家投身于遗传性耳聋治疗的研究。

今年1月份，Editas Medicine公司利用CRISPR基因编辑技术成功治愈了先天性失明，这是CRISPR基因魔剪在遗传病治疗领域的突破，也为遗传性耳聋的研究提供了新的思路。

研究发现，毛细胞要行使传导听觉信号的功能，离不开一种叫作TMC1的蛋白。当编码TMC1蛋白的基因发生突变，毛细胞会逐渐退化和死亡，导致听力丧失。某些遗传性耳聋患者在10~15岁开始逐渐失聪、到25岁左右完全丧失听力，正是因为TMC1基因突变。

有了先天性失明的成功研究，研究人员们信心十足，充满干劲，他们构建了一种疾病模型小鼠--”贝多芬小鼠”，这些基因突变小鼠会在出生一段时间后逐渐损失听力，到“青壮年”时完全失聪。和TMC1突变的耳聋患者一样，贝多芬小鼠体内的Tmc1基因仅仅出现了“一点”小错误:一个小小的碱基发生了变化。这意味着他们的基因编辑系统需要成功地在小鼠基因组的30亿个碱基字母中找出一个错误的字母。这无异于大海捞针呐。

工欲善其事必先利其器，好的工具是这项研究的关键，为了精确定位贝多芬小鼠的错误基因拷贝，同时不影响正常基因，研究团队在经典CRISPR-Cas9系统的基础上进行改良，分别对引导分子gRNA和内切酶Cas9都做了优化，这种gRNA引导Cas9酶到基因组所需编辑的位点上并在那里切割靶基因DNA序列。

随后，研究人员们将Cas9蛋白和gRNA一起包入了油脂液滴，并注射到了“贝多芬鼠”的幼鼠内耳中。一旦这些液滴与细胞接触，就会发生融合，将基因编辑的分子工具输送到细胞体内，定点修复突变。

这一疗法能顺利起效吗？在治疗的8周后，研究人员对“贝多芬鼠”的内耳在显微镜下进行了观察，他们发现，在未经治疗的贝多芬小鼠中，毛细胞随着结构的恶化逐渐消失；相比之下，接受治疗后的小鼠，保留了正常数量的毛细胞，结构完整或近乎完整。这与我们预想的无甚差别。

分别为正常毛细胞、贝多芬小鼠未经治疗时的毛细胞 、

经过治疗的毛细胞

当然，耳听为实，实践才是检验真理的唯一标准。随后，科学家们通过“听性脑干反应（ABR）”检查了小鼠的听力。这种测试方法检查不同强度声音刺激下的脑电波反应，意味着内耳中听觉细胞捕获到声音后把信号传到了大脑。这也是新生儿听力筛查的常用方法。

在不治疗的情况下，贝多芬小鼠通常在1个月大时就开始对高频声音反应降低，6个月大时完全失聪。相比之下，出生后不久就接受基因编辑疗法的小鼠，在2个月时与健康小鼠的听力几乎没有差别；到6个月大时，却对低频声音的听力仍保持正常，有些甚至对高频声音的反应也接近健康小鼠。更有甚者，在此后的近一年里保持了稳定的听力！

经过治疗的贝多芬小鼠几乎可以和正常小鼠一样听到低至30分贝左右的声音，相当于我们低声耳语的响度

研究人员不禁要欢呼起来，然而，科学是无比严谨的，安全性更是要寻求保障的。

随后，他们进行了DNA分析，结果显示，基因编辑活性只局限于在贝多芬小鼠的内耳细胞。而对正常小鼠做同样的“治疗”，没有在内耳细胞中检测到任何编辑变化，说明这种疗法没有干扰正常的基因功能，进一步说明了该工具的特异性。不仅如此，他们还给没有携带缺陷基因的小鼠施用了该疗法，小鼠没有表现出任何听力的损失。

在这项研究的最后，为测试该疗法在遗传性失聪患者上的治疗潜力，科学家们在一系列携带TMC1突变的人类细胞系上进行了实验。DNA分析显示，只有突变拷贝会被编辑，同一个细胞中的正常拷贝不会受影响。

这是继治疗先天性失明后，CRISPR基因魔剪在遗传性疾病治领域的又一突破，在一个多世纪前，人们首次将基因和疾病联系起来。随后，人们不断发现由单基因导致的疾病，至今数量已超过5000种。在CRISPR-Cas9等基因组编辑技术的帮助下，我们离矫正突变，治愈耳聋的目标又近了一步。这曲基因疗法谱就的乐曲，也是写给耳聋患者们的《欢乐颂》！

参考文献：

[1]Bence Gyorgy et al Allele-specific gene editing prevents deafness in a model of dominant progressive hearing loss.

[2]Giving Cas9 an ‘on’ switch for better control of CRISPR gene editing. https://news.berkeley.edu/2019/01/10/giving-cas9-an-on-switch-for-better-control-of-crispr-gene-editing/.

[3]https://www.nature.com/articles/s41591-018-0327-9

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