Science子刊：世界上首次！在体内利用碱基编辑器让隐性遗传性耳聋小鼠恢复部分听力
来源：本站原创 2020-06-09 23:43
2020年6月9日讯/生物谷BIOON/---当Wei Hsi Yeh还是一名年轻的本科生时，她的一位男性好友在一个月的时间里，从正常听力变成了全聋。他当时29岁。没有人知道他为什么会失去听力，医生至今也不知道。Yeh上个月刚从美国哈佛大学获得化学博士学位，她的好友失去听力让她感到沮丧和恐惧。她的研究生生涯致力于解决听力丧失背后的巨大遗传之谜。在美国，每8个
2020年6月9日讯/生物谷BIOON/---当Wei Hsi Yeh还是一名年轻的本科生时，她的一位男性好友在一个月的时间里，从正常听力变成了全聋。他当时29岁。没有人知道他为什么会失去听力，医生至今也不知道。Yeh上个月刚从美国哈佛大学获得化学博士学位，她的好友失去听力让她感到沮丧和恐惧。她的研究生生涯致力于解决听力丧失背后的巨大遗传之谜。
在美国，每8个12岁或以上的人中，就有1个双耳听力丧失。虽然助听器和人工耳蜗等技术可以放大声音，但是它们无法纠正这个问题。但是，鉴于遗传异常导致了一半的听力丧失病例，基因编辑或许可以做到这一点。两年前，Yeh和美国布罗德研究所成员David R. Liu教授首次在小鼠模型中修复一种显性突变并阻止听力丧失。但是，Liu说，“大多数遗传疾病不是由显性突变引起的，而是由隐性突变引起的，包括大多数遗传性听力丧失。”
如今，在一项新的研究中，Liu、Yeh和来自哈佛大学、布罗德研究所和霍华德休斯医学研究所的研究人员取得了另一个“第一”：他们恢复了因TMC1隐性突变而全聋的小鼠的部分听力，这是利用基因组编辑修复隐性致病突变的第一个成功例子。相关研究结果发表在2020年6月3日的Science Translational Medicine期刊上，论文标题为“In vivo base editing restores sensory transduction and transiently improves auditory function in a mouse model of recessive deafness”。
显性致病突变，指的是仅破坏了人体两个基因拷贝中的一个拷贝的突变而使得在某些方面更容易被攻击。敲除不好的基因拷贝，好的基因拷贝就可以来拯救。Liu 说，“但是，对于隐性疾病来说，你不能这样做。根据定义，隐性等位基因意味着你有两个不好的基因拷贝。因此，你不能仅破坏不好的拷贝。你必须修复一个或两个不好的拷贝。”
为了听到声音，动物依靠内耳中的毛细胞，这些毛细胞在声波的压力下弯曲，并向大脑发送电脉冲。Liu和Yeh希望校正的TMC1隐性突变导致这些毛细胞迅速恶化，从而使得小鼠在4周大时就会出现深度耳聋。
论文共同通讯作者、哈佛大学医学院耳鼻喉科和神经科教授Jeffrey Holt利用基因疗法成功治疗了TMC1相关的耳聋，具体而言就是他们将携带这个基因健康版本的细胞递送到不健康的细胞群体中，以抵消致病突变。但是Holt实验室博士后研究员Volha Shubina-Aleinik说，基因疗法的持续时间可能有限。“这就是为何我们需要诸如基因编辑之类的可能持续一生都有效的更先进技术。”
Yeh花了数年时间设计出一种碱基编辑器，它可以找到并消除致病突变，并用正确的DNA代码进行取代。但是即使她在体外展示了良好的效果，也存在一个问题：碱基编辑器太大，无法装入到传统的递送载体---腺相关病毒（AAV）中。为了解决这个问题，她所在的团队将碱基编辑器分成两半，每一半都用自己的病毒载体递送到身体中去。一旦位于体内，这两个病毒载体需要共同感染同一个细胞，在那里，这种碱基编辑器的两半会重新连接在一起，并前往寻找它们的靶标。尽管进入细胞比较复杂，但是事实证明这种碱基编辑器是有效的，仅造成最低限度的不必要的缺失或插入。
Liu说，“我们几乎没有观察到脱靶编辑的证据。我们注意到接受碱基编辑的小鼠在毛细胞形态和信号转导方面保持得很好，这意味着作为将声波转化为神经信号的关键细胞，毛细胞看起来更正常，行为也更正常。”
在治疗结束后，Yeh进行了一次非正式测试：她拍了拍手，之前已经失去所有听觉能力的小鼠，跳了起来，转身看了看。正式测试显示，这种碱基编辑器起了作用，至少是部分起作用了。Yeh说，经过治疗的小鼠部分恢复了听力，可以对很大的声音甚至是一些中度的声音做出反应。
当然，在这种治疗方法在用于人类之前，还需要开展更多的研究工作。未经过碱基编辑的毛细胞继续死亡，从而导致耳聋在这种碱基编辑器恢复了经过编辑的毛细胞的功能后又重新出现。
但是，这项新研究也证实了这种AAV递送方法是有效的。目前，Liu已经在使用AAV来解决其他遗传疾病，包括早老症、镰状细胞贫血和退行性运动疾病。Liu说，“实际上，我们现在正在研究一些遗传疾病，包括一些显著的导致了很多痛苦的疾病，也激励了患者及其家属的热情去做任何事情来寻找治疗方法。对于早老症，目前还没有治愈方法。即便最好的治疗方法也仅可以将孩子的平均寿命从14岁左右延长到14.5岁。”
对于Yeh来说，她的朋友的听力丧失仍然不知道原因，更没有治愈它的方法，遗传性耳聋仍然是她的主要研究目标。她说，“还有很多东西需要探索。”（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Wei-Hsi Yeh et al. In vivo base editing restores sensory transduction and transiently improves auditory function in a mouse model of recessive deafness. Science Translational Medicine, 2020, doi:10.1126/scitranslmed.aay9101.
2.In a first, researchers use base editing to correct recessive genetic deafness and restore partial hearing to mice
https://medicalxpress.com/news/2020-06-base-recessive-genetic-deafness-partial.html
在美国，每8个12岁或以上的人中，就有1个双耳听力丧失。虽然助听器和人工耳蜗等技术可以放大声音，但是它们无法纠正这个问题。但是，鉴于遗传异常导致了一半的听力丧失病例，基因编辑或许可以做到这一点。两年前，Yeh和美国布罗德研究所成员David R. Liu教授首次在小鼠模型中修复一种显性突变并阻止听力丧失。但是，Liu说，“大多数遗传疾病不是由显性突变引起的，而是由隐性突变引起的，包括大多数遗传性听力丧失。”
如今，在一项新的研究中，Liu、Yeh和来自哈佛大学、布罗德研究所和霍华德休斯医学研究所的研究人员取得了另一个“第一”：他们恢复了因TMC1隐性突变而全聋的小鼠的部分听力，这是利用基因组编辑修复隐性致病突变的第一个成功例子。相关研究结果发表在2020年6月3日的Science Translational Medicine期刊上，论文标题为“In vivo base editing restores sensory transduction and transiently improves auditory function in a mouse model of recessive deafness”。
图片来自Science Translational Medicine, 2020, doi:10.1126/scitranslmed.aay9101。
显性致病突变，指的是仅破坏了人体两个基因拷贝中的一个拷贝的突变而使得在某些方面更容易被攻击。敲除不好的基因拷贝，好的基因拷贝就可以来拯救。Liu 说，“但是，对于隐性疾病来说，你不能这样做。根据定义，隐性等位基因意味着你有两个不好的基因拷贝。因此，你不能仅破坏不好的拷贝。你必须修复一个或两个不好的拷贝。”
为了听到声音，动物依靠内耳中的毛细胞，这些毛细胞在声波的压力下弯曲，并向大脑发送电脉冲。Liu和Yeh希望校正的TMC1隐性突变导致这些毛细胞迅速恶化，从而使得小鼠在4周大时就会出现深度耳聋。
论文共同通讯作者、哈佛大学医学院耳鼻喉科和神经科教授Jeffrey Holt利用基因疗法成功治疗了TMC1相关的耳聋，具体而言就是他们将携带这个基因健康版本的细胞递送到不健康的细胞群体中，以抵消致病突变。但是Holt实验室博士后研究员Volha Shubina-Aleinik说，基因疗法的持续时间可能有限。“这就是为何我们需要诸如基因编辑之类的可能持续一生都有效的更先进技术。”
Yeh花了数年时间设计出一种碱基编辑器，它可以找到并消除致病突变，并用正确的DNA代码进行取代。但是即使她在体外展示了良好的效果，也存在一个问题：碱基编辑器太大，无法装入到传统的递送载体---腺相关病毒（AAV）中。为了解决这个问题，她所在的团队将碱基编辑器分成两半，每一半都用自己的病毒载体递送到身体中去。一旦位于体内，这两个病毒载体需要共同感染同一个细胞，在那里，这种碱基编辑器的两半会重新连接在一起，并前往寻找它们的靶标。尽管进入细胞比较复杂，但是事实证明这种碱基编辑器是有效的，仅造成最低限度的不必要的缺失或插入。
Liu说，“我们几乎没有观察到脱靶编辑的证据。我们注意到接受碱基编辑的小鼠在毛细胞形态和信号转导方面保持得很好，这意味着作为将声波转化为神经信号的关键细胞，毛细胞看起来更正常，行为也更正常。”
在治疗结束后，Yeh进行了一次非正式测试：她拍了拍手，之前已经失去所有听觉能力的小鼠，跳了起来，转身看了看。正式测试显示，这种碱基编辑器起了作用，至少是部分起作用了。Yeh说，经过治疗的小鼠部分恢复了听力，可以对很大的声音甚至是一些中度的声音做出反应。
当然，在这种治疗方法在用于人类之前，还需要开展更多的研究工作。未经过碱基编辑的毛细胞继续死亡，从而导致耳聋在这种碱基编辑器恢复了经过编辑的毛细胞的功能后又重新出现。
但是，这项新研究也证实了这种AAV递送方法是有效的。目前，Liu已经在使用AAV来解决其他遗传疾病，包括早老症、镰状细胞贫血和退行性运动疾病。Liu说，“实际上，我们现在正在研究一些遗传疾病，包括一些显著的导致了很多痛苦的疾病，也激励了患者及其家属的热情去做任何事情来寻找治疗方法。对于早老症，目前还没有治愈方法。即便最好的治疗方法也仅可以将孩子的平均寿命从14岁左右延长到14.5岁。”
对于Yeh来说，她的朋友的听力丧失仍然不知道原因，更没有治愈它的方法，遗传性耳聋仍然是她的主要研究目标。她说，“还有很多东西需要探索。”（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Wei-Hsi Yeh et al. In vivo base editing restores sensory transduction and transiently improves auditory function in a mouse model of recessive deafness. Science Translational Medicine, 2020, doi:10.1126/scitranslmed.aay9101.
2.In a first, researchers use base editing to correct recessive genetic deafness and restore partial hearing to mice
https://medicalxpress.com/news/2020-06-base-recessive-genetic-deafness-partial.html
版权声明 本网站所有注明“来源：生物谷”或“来源：bioon”的文字、图片和音视频资料，版权均属于生物谷网站所有。非经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，否则将追究法律责任。取得书面授权转载时，须注明“来源：生物谷”。其它来源的文章系转载文章，本网所有转载文章系出于传递更多信息之目的，转载内容不代表本站立场。不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。
87%用户都在用生物谷APP 随时阅读、评论、分享交流 请扫描二维码下载->
