听力损失与至少100种不同基因的突变有关，但高达16%的遗传性听力损失可以追溯到仅一个基因，即STRC，第二常见的遗传原因。波士顿儿童医院(Boston Children’s Hospital)开发的一项首创的基因治疗技术，成功地替换了小鼠内耳中的突变蛋白——立体视西林(stereocilin)，使小鼠的严重听力损失逆转，有时听力恢复到正常水平。研究结果发表在12月15日的《科学进展》杂志上。
这项技术也可以用于治疗基因非常大的其他情况，Jeffrey Holt博士说，他是波士顿儿童医院耳鼻喉科和神经科的科学家，也是这项研究的高级研究员。
该团队现在将测试这种技术是否适用于人类的立体视西林基因，并在培养皿中对来自STRC听力丧失患者的人类内耳细胞进行测试。如果基因疗法能在组织层面上恢复听觉功能，霍尔特希望能向美国食品和药物管理局申请在人类身上进行试验。
恢复联系
为了让声音被听到，内耳的感觉毛细胞必须与耳盖膜接触，耳盖膜会对声音产生振动，然后将这些振动转化为信号发送给大脑。立体视西林蛋白起到支架的作用，帮助毛细胞微绒毛组织在一起，使它们的尖端能够接触细胞膜。
霍尔特说:“如果stereocilin发生了突变，你就没有这种接触，所以毛细胞没有得到适当的刺激。”“但重要的是，毛细胞仍然有功能，所以它们可以接受基因治疗。我们认为这将为从婴儿到听力受损的成年人的治疗提供一个广阔的窗口。”
创造一种新的基因疗法
为了提供一个健康的甾体西林基因，研究小组使用了一种对毛细胞有效的合成腺相关病毒(AAV)。
“我们面临的挑战是，立体视西林的基因太大，无法融入基因治疗载体，”霍尔特说。“该基因大约有6200个DNA碱基对，但AAV只有4700个碱基对的容量。”
Olga Shubina-Oleinik博士，该研究的第一作者，想出了一个解决方案:她把老鼠的Strc基因分成两半，并把两半分别放在两个独立的aav中。然后，她使用了一种名为蛋白质重组的现有技术，即一个蛋白质的两个半部分找到对方并连接起来。但在这个案例中，它没有起作用。
Shubina-Oleinik说:“我们后来意识到，蛋白质的起始部位有一段很短的氨基酸，它的作用就像一个‘地址’，将蛋白质引导到细胞中适当的位置。”“当我们把蛋白质分成两半时，我们意识到一半有信号，而另一半没有，所以这两半可能不会在相同的位置结束。”
当他们把信号加到两半蛋白质上时，两半蛋白质成功地结合在了一起。研究人员在小鼠体内发现了完整的立体视西林蛋白的强大恢复，以及看起来正常的能够接触到覆膜的毛束。
听力恢复
研究人员使用了两种类型的听力测试:一种类似于婴儿的听力测试，另一种是在头皮上使用电极来测量听觉脑干对一系列声音频率和强度的反应。在测试中，这些老鼠对细微的声音更加敏感，耳蜗的放大能力也得到了改善——这种能力可以放大轻柔的声音，减弱对大声声音的反应，更精确地区分不同频率的声音。在一些小鼠中，听力恢复到正常水平。
Shubina-Oleinik说:“结果是显著的，这是第一个使用双载体基因治疗以感觉外毛细胞为目标的听力恢复的例子。”
Shubina-Oleinik和Holt已经提交了基因治疗技术的专利申请。该研究的共同作者、波士顿儿童医院耳鼻喉科临床科学家艾略特·希勒(Eliot Shearer)博士表示，美国约有10万名患者和全球230万患者携带STRC突变，可能会从这种治疗中受益。
“事实证明，STRC基因变异比我们想象的更常见，这使得基因治疗对这种疾病非常重要，”希勒说，他与儿童罕见疾病队列计划(Children's Rare Disease Cohort Initiative)合作，筛选大量的STRC突变基因组数据集。
