左为博士生罗尼·哈恩,特拉维夫大学格雷医学与健康科学学院院长卡伦·阿夫拉罕教授。(特拉维夫大学提供)
特拉维夫大学研究人员表示,他们已找到一种创新的基因治疗方法,可用于治疗由内耳功能障碍引起的听力和平衡障碍,为遗传性耳聋的治愈带来了希望。
"这种治疗方法有望治疗导致听力损失的多种基因突变,"主导此项研究的特拉维夫大学格雷医学与健康科学学院院长卡伦·阿夫拉罕教授在最近与博士生罗尼·哈恩一同接受《以色列时报》电话采访时说。
这项研究由波士顿儿童医院和哈佛医学院的杰弗里·霍尔特教授和格温内尔·盖莱奥克博士合作完成,并得到了美以双边科学基金会、美国国立卫生研究院和以色列科学基金会突破性研究计划的支持。这种用于治疗遗传性听力损失的基因治疗方法首次尝试,上个月登上了同行评审期刊《EMBO分子医学》的封面。
"尽管过去十年中已有针对其他疾病的基因治疗,但由于内耳结构的复杂性和难以到达,听力障碍领域一直存在某种天花板,"阿夫拉罕说,"近年来该领域的突破终于梦想成真。"
遗传性听力损失
根据美国国立卫生研究院的数据,大约每1000名儿童中就有一名出生时耳聋或听力困难。
阿夫拉罕表示,听力损失是全球最常见的感官障碍,超过一半的先天性病例是由遗传因素引起的。
阿夫拉罕解释说,内耳由两个高度协调的系统组成。一是听觉系统,负责检测、处理并向大脑传递声音信号;二是前庭系统,负责空间定位和平衡。
阿夫拉罕在听力损失领域工作了30年,开创性地发现了导致耳聋的基因,并领导了100多项听力损失研究。她说:"DNA中的多种基因变异可能影响这些系统的功能,导致听力损失和平衡问题。"
基因治疗
哈恩表示,近年来基因治疗已成为一种强大的治疗方法,现已被应用于多种遗传疾病,包括影响肌肉的脊髓性肌萎缩症(SMA)和导致失明的勒伯先天性黑蒙症(LCA)。它还被用于某些癌症免疫疗法,例如CAR-T细胞疗法,这是一种利用患者自身免疫细胞来对抗肿瘤的癌症治疗方法。
基因治疗的一种方式是使用工程病毒作为递送工具。科学家们移除病毒自身的DNA,并用他们想要修复的基因的功能性副本取而代之。由于病毒天生善于进入细胞,它们可以将修正的基因带入患者的细胞,帮助这些细胞恢复正常功能。
递送健康新基因
对于听力损失,大多数临床前研究利用AAV(腺相关病毒)作为递送工具。
研究人员表示,AAV是一种微小的非致病性病毒,不会在人类中引起疾病。它就像一个快递服务,将健康的新基因运送到患者的细胞中,修复或改善疾病。
对于听力损失研究,AAV特别有用,因为它们可以进入内耳的毛细胞,而这些细胞通常很难到达。
当病毒将基因递送到细胞中时,DNA以单链形式到达。细胞随后必须填补缺失的链,才能利用该基因制造健康的蛋白质。
这个额外的步骤需要时间,有时会降低效率。
相反,研究团队使用了一种被称为自互补AAV(scAAV)的优化版本,其中病毒已经携带两条匹配的DNA链。
研究人员发现,scAAV更快、更高效。
阿夫拉罕表示,速度是一个优势,因为"在听力受损前没有太多时间"。
哈恩补充道:"一旦耳朵的毛细胞受损,我们就无法使其恢复。"
小鼠和人类的内耳"非常相似"
实验在小鼠模型上进行,小鼠在听力研究中被广泛使用。
阿夫拉罕说:"在人类中发现的大多数导致耳聋的基因,在小鼠中都有对应基因。人类内耳显然比这些毛茸茸的小动物的耳朵大一点,但内耳的结构和功能非常相似,因此它确实是一个极好的模型。"
在这项研究中,研究人员调查了CLIC5基因的一种突变,该基因对维持听觉和前庭系统中毛细胞的稳定性和功能至关重要。该基因的缺陷会导致毛细胞进行性退化,最初导致听力损失,随后导致平衡问题。阿夫拉罕表示,许多听力受损的人在黑暗中无法直线行走。
哈恩补充说,基因治疗在一个领域获得的知识可以应用于其他领域。
她说:"我们对听力损失所做的工作与之前对眼睛和其他疾病所做的工作类似。用于一个系统的基因治疗工具可以经过修改后用于其他系统,从而加速多种遗传疾病的治疗方法开发。"
在以色列绘制基因图谱
阿夫拉罕的研究团队已为以色列多样化人群中约60%的听力损失患者提供了基因诊断,为基因治疗候选人奠定了基础。
"我们非常关心在我们自己的地区找到解决方案,"阿夫拉罕说,"我们现在正在做的其中一件事是,与特拉维夫大都会地区的医疗中心合作,对所有出生时耳聋的儿童进行筛查。"
她说:"我们希望了解以色列正在发生什么。如果新药物的临床试验在未来不久来到以色列,那么医院将能够尽早治疗儿童。"
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