近日在《科學》子刊發表一項新成果，為眾多遺傳性耳聾患者帶來一種潛在治療策略。
他們利用新穎的單鹼基編輯技術，在小鼠內耳中成功修正了導致耳聾的一種基因錯誤，讓小鼠恢復部分聽力。研究人員相信，這種方法經過進一步完善，也將有助於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修復隱性致病突變的首個成功例子。
▲這項研究獲得了《科學》官網的推薦
聽力喪失雖不致命，給生活和社會的影響卻是巨大的。人工耳蝸等技術設備可以起到一定幫助，但對於患者來説，引起耳聾的根本問題並沒解決。在雙耳失聰的人羣中，大約有半數是基因突變造成的。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）的基因發生突變，是導致耳聾的一個常見原因。兩年前，劉如謙教授的研究團隊做出了一項突破，他們用基於CRISPR-Cas9基因編輯的方法，在小鼠中修復了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，指基因的兩個副本中只有一個出錯就引起遺傳病。在這種情況下，把有問題的基因副本“擦除”，而讓好的那個副本發揮作用，就可能起到治療效果。
然而，“大多數遺傳病不是由顯性突變引起，而是由隱性突變引起，包括大多數遺傳性聽力損失。”劉如謙教授説道。隱形致病突變，意味着來自父母雙方的基因副本兩個都有問題。因此，不能只是“擦除”有問題的基因，而需要對至少一個基因副本做出“修正”，恢復它們的正常功能。
在此次的新研究中，科學家們希望修復Tmc1隱性致病突變。這種突變與正常版本僅僅只有一個氨基酸的差別，卻足以導致內耳的毛細胞迅速退化，無法有效地把聲音信號轉變為神經細胞發送給大腦，於是引起聽力下降。
為了達到修復基因的目的，這項研究的共同第一作者Wei-His Yeh博士與同事們首先開發並優化了一款單鹼基編輯器。傳統的CRISPR在基因組上進行剪切，單鹼基編輯器則不一樣，可以在不切斷雙鏈DNA的情況下，對DNA進行單鹼基轉換。
由於單鹼基編輯器較大，不適用於常用的腺相關病毒（AAV）載體，研究人員為此設計了一種巧妙的雙載體遞送方式：將單鹼基編輯器分為兩半，用兩個AAV包裝。當它們進入同一個細胞後，兩半再次組合，前往DNA鏈尋找編輯目標。
這種遞送方式聽起來複雜，但實際證明行之有效，更關鍵的是，對DNA很少造成不必要的刪除或插入。劉如謙教授説：“我們幾乎沒有看到任何脱靶編輯的證據。”
▲小鼠耳蝸中，綠色的這些細胞轉入了修復的Tmc1基因
研究人員先在培養皿中驗證，這款基於雙AAV載體的單鹼基編輯系統可以有效修正Tmc1隱性致病突變。接着，他們給Tmc1基因突變的小鼠測試了這種方法的治療潛力。在小鼠出生一天後，他們將基因編輯系統注入小鼠的內耳。
這種治療挽救了小鼠內耳中的毛細胞。研究人員欣喜地觀察到，經過基因編輯的動物，內耳中具有外形完好的毛細胞，而且還能檢測到這些毛細胞的信號傳導。
▲雙AAV遞送的單鹼基編輯器讓Tmc1突變小鼠的內耳擁有了形態正常的毛細胞
那麼，這些毛細胞能幫小鼠恢復聽力嗎？Yeh博士説她做了一項非正式的測試：一拍手，原本完全喪失聽力的小鼠跳了起來，轉頭看向她——它們聽到了！當然，研究人員也做了正式測試，腦電波顯示，遺傳性耳聾小鼠在接受治療4周後，能對低至60分貝的聲音有反應，相比之下，沒有接受過治療的小鼠對高達110分貝的噪音都沒有反應。
研究人員表示，他們將繼續改善這種基因療法，讓接受治療的小鼠能進一步像正常小鼠一樣，聽到更輕的聲音，並讓這種聽力改善的效果可以保持得更久。
研究人員總結説，這些結果“支持進一步發展基因編輯技術，以糾正造成遺傳疾病（包括遺傳性耳聾）的點突變”。我們期待科學家們的努力，為更多的患者帶來福音。