基因编辑治疗遗传耳聋：哈佛大学团队用“贝多芬小鼠”证有效丨医麦黑科技

2017年12月22日/医麦客 eMedClub/--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。但迄今为止，几乎没有任何治疗方法可以减缓或者逆转耳聋。贝多芬逝世两个世纪后的今天，阻止遗传因素导致耳聋的技术离实现临床已越来越近。

北京时间12月21日，哈佛大学医学院耳鼻喉科副教授Zheng-Yi Chen和哈佛大学化学与化学生物学教授、美国博德研究所核心成员David R. Liu共同主导的一项研究在线发表在在国际著名期刊《自然》（Nature），该团队用基因编辑技术治疗TCM1突变“贝多芬小鼠”的遗传性耳聋，并取得良好效果。

内耳是声音感知的最重要部位，其中内耳毛细胞又是人类听到声音的关键。其中，TCM1是内耳毛细胞中机械力传导的重要组成部分，TCM1蛋白在内耳毛细胞的纤毛上形成通道，当声波引起纤毛运动时这种通道就会打开，随后钙离子进入细胞生成电信号，电信号传递到大脑后形成听觉。

TCM1发生了一种显性负性错义突变后，会导致内耳毛细胞单通道电流水平和钙渗透率降低，进一步导致感音神经性语后聋（语言形成后出现耳聋）。通常，TCM1显性突变患者在10-15岁时会开始逐渐变聋。

TCM1显性突变即意味着，一对等位基因中只有一个发生突变就会导致功能丧失，从而致聋。这也就使得修复显性突变成了一项精细的任务：必须使突变基因失活，同时还要保留野生型基因。这一对基因的差别只在于其中一个核苷酸的不同。突变的TCM1在原本野生型一个胸腺嘧啶核苷酸T的位置变成了腺嘌呤核苷酸A。

基因编辑过程示意图

哈佛大学医学院Zheng-Yi Chen教授与哈佛大学David R. Liu教授是本研究的共同负责人（图片来源：哈佛大学）

研究人员们使用的小鼠突变体也被称为“贝多芬鼠”。它们体内的TMC1基因发生了一个碱基的突变。区区一个字母的变化，使对听觉至关重要的TMC1蛋白丧失正常功能，损害到内耳的纤毛，让这些动物听不见声音。

由于这些失聪动物的耳朵并没有结构上的严重破坏，因此研究人员们就想到，或许我们能使用基因疗法矫正突变的TMC1基因，治疗耳聋。可这并不是一件容易的事。许多基因编辑的专家认为，药物递送是基因疗法的一大难题。TMC1蛋白作用于内耳深处，且与正常基因只有一字之差。想让基因疗法精准起效，谈何容易？

该研究的共同第一作者Xue Gao博士如今已是莱斯大学的助理教授（图片来源：Tommy LaVergne / 莱斯大学）

为了达成这个目的，这项研究的共同第一作者Xue Gao博士和Yong Tao博士以及他们的同事们开发出了一种创新的CRISPR-Cas9基因编辑系统：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。

与常规的病毒递送方式不同，这款创新疗法的好处在于能在停止治疗后避免过度的Cas9蛋白产生。“它能显着降低脱靶效应，”该研究的共同第一作者Xue Gao博士说道。

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”的内耳进行了观察，并欣喜地发现它们内耳的纤毛数量和形状与野生型几乎无法区分。相反，对照组的内耳则观察不到这些纤毛，一片贫瘠。

为了确保这些纤毛能起到应有的作用，研究人员们又分析了这些小鼠的脑电波，并清楚地看到它们对声音有着反应。在安全性上，科学家们也没有观察到不希望发生的脱靶效应。

“我们相信这是利用CRISPR-Cas9基因组编辑技术治疗遗传性耳聋的领先研究，” Xue Gao博士说道：“我们期望能开发更先进的基因组编辑工具，并在其他动物上测试安全性与有效性，再将它们应用于人类。”

《自然》杂志特地对这项研究做了深度点评。该评论的作者指出，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。这曲基因疗法铺就的乐曲，是写给耳聋患者们的《欢乐颂》。

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