首先,研究人员使用碱基编辑来纠正隐性遗传性耳聋,并恢复小鼠的部分听力
叶伟喜(叶依儿)还是大学生的时候,她的一个好朋友,在一个月的时间里,从听力正常到完全失聪。当时他29岁。没有人知道他为什么失去了听力;医生们仍然不知道。上个月毕业于哈佛大学(Harvard University)的化学博士学位的Yeh感到沮丧和恐惧,她的研究生学习致力于解决听力丧失背后巨大的遗传之谜。
在美国,12岁以上的人中有八分之一的人双耳听力受损。虽然助听器和人工耳蜗等技术可以放大声音,但它们不能纠正这个问题。但是基因编辑可能——基因异常导致了一半的病例。两年前,叶和自然科学托马斯·达德利·卡伯特(Thomas Dudley Cabot)教授、布罗德研究所(Broad Institute)和霍华德·休斯医学研究所(Howard Hughes Medical Institute)的成员大卫·r·刘(David R. Liu)修复了一个显性突变,防止了听力丧失鼠标模型首次。但是,刘说,“大多数遗传疾病不是由主要突变引起的,它们是由隐性的突变引起的,包括最遗传的听力损失。“
现在,刘,耶和华和哈佛大学的研究人员,广泛的研究所,以及霍华德休斯医学院的第一王:他们恢复了局部听力,在基因TMC1中具有隐性突变的小鼠,导致完全耳聋,基因组的第一个成功的例子编辑以修复引起隐性疾病的突变。
显性疾病突变,意味着那些在某些方式中玷污身体的两份副本之一,更容易攻击。敲掉坏副本,善良可以来救援。“但对于隐性疾病,”刘说,“你不能这样做。根据定义,隐性等位基因意味着你有两个坏副本。所以,你不能只是摧毁坏副本。”你必须修复一个或两个。
要听到,动物要靠毛发细胞在内耳中,内耳在声波的压力下弯曲并向大脑发送电脉冲。刘和叶希望纠正的TMC1的隐性突变导致了这些毛细胞的迅速恶化,在4周大的时候导致了严重的耳聋。
Jeffrey Holt是哈佛医学院耳鼻喉科和神经学教授,也是论文的作者之一,他成功地用基因疗法治疗了tmc1相关的耳聋——他们将健康基因的细胞送入不健康的细胞中,以抵消导致疾病的突变。但是霍尔特实验室的博士后Volha (Olga) Shubina-Aleinik说,基因治疗的持续时间可能是有限的。“这就是为什么我们需要更先进的技术,比如基因编辑,这可能持续一生。“
yeh花了一年的设计基本编辑器这可能会发现并抹去疾病引起的突变并用正确的DNA码替换它。但即使在体外证明了良好的结果之后,还有一个问题:基础编辑器太大,无法适合传统的送货车,腺相关病毒或AAV。为了解决这个问题,团队将基本编辑器分成两半,用自己的病毒载体发送每件。内部,需要两个病毒来传染两个基本编辑器的相同的细胞,其中两个基本编辑器将重新加入并开始寻找目标。尽管有迷宫入口,但编辑已被证明是有效的,只造成最少的不期望的缺失或插入。
“我们看到了脱离目标编辑的少数证据,”刘说。“我们注意到,编辑的动物具有多样化的毛细胞形态和信号转导,这意味着头发细胞在美国,将声波转化为神经元信号的关键细胞看起来更正常,行为也更正常。”
治疗后,YEH进行了一个非正式的考验:她拍了双手。之前失去了所有听力能力的老鼠,跳起来,转身看起来。正式测试揭示了基础编辑的工作,至少部分:对待的小鼠已经部分恢复了听证,并且可以响应大声甚至一些中音声音。
当然,在这种疗法可以用于人类之前,还需要做更多的工作。未经编辑的细胞继续死亡,即使碱基编辑器恢复了其他细胞的功能,也会导致耳聋。
但这项研究也证明了这种秘密的AAV输送方法是有效的。刘已经在利用AAV治疗其他遗传疾病,包括早衰症、镰状细胞性贫血和退行性运动疾病。刘说:“实际上,我们现在正在研究相当多的遗传疾病,包括一些已经造成了很多痛苦的著名疾病,激励了相当有热情的患者社区和患者家属做任何事情来找到治疗方法。”“对于早衰症,没有治愈方法。最好的治疗将儿童的平均寿命从14年延长到14.5年。”
对于yeh,他的朋友仍然没有答案,这对他来说无所畏惧听力损失,遗传耳聋仍然是她的主要目标。“探索仍然很多,”她说。“有这么多的未知。”
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