两大名校联手开发基因疗法，恢复小鼠听力减退 | 专家解读

听力减退（hearing loss）是一种听觉障碍，患者会日渐听力 “减损” 或 “退化”，致使听觉部分甚至完全丧失。世卫组织最近的一份报告指出，预计到 2050 年，全球将有近 25 亿人患有某种程度的听力减退。

有一部分听力减退是先天遗传因素引起的，相关数据显示，中国每年出生的新生儿中，有 1‰-3‰ 患有先天性耳聋。迄今为止，研究人员已确定 124 个基因的突变导致人类单基因非综合性的听力减退，一些会在毛细胞的静纤毛中表达。

其中，蛋白质 Eps8 缺失被视为与内耳感觉毛细胞不正常发育相关，从而引起听力减退。

近日，美国索尔研究所与英国谢菲尔德大学共同领导了一项基因治疗研究，这项研究显示出了基因治疗用于修复听力减退的治疗潜力。在试验中，研究团队利用 AAV 将 Eps8 递送到缺乏此类蛋白的耳聋小鼠内耳毛细胞处，发现 Eps8 增加了静纤毛的长度并恢复了低频细胞中毛细胞的功能。相关研究已经发表在 Molecular Therapy – Methods & Clinical Development 上。

（来源：Molecular Therapy – Methods & Clinical Development）

“我们的发现表明，毛细胞的功能可以在某些特定细胞中恢复。我生来就患有严重的听力减退，为人们提供一种可提高听力的治疗方法会是一份非常棒的礼物。” 本文通讯作者、索尔研究所助理教授 Uri Manor 博士说。

他还是索尔研究所 Waitt 高级生物光子学中心（Waitt Advanced Biophotonics Core）的主任。他的研究重点是光学和带电粒子检测技术的集成和应用，并将其应用于研究具有重要生物学意义的问题，包括神经元突触、线粒体、肌动蛋白细胞骨架等等。

另一名通讯作者 Walter Marcotti 是谢菲尔德大学感觉神经科学教授，他实验室的研究重点方向是研究听觉系统的发育和功能，专注于了解耳聋和与年龄相关听力损失的机制，并开发恢复听力的治疗方法。

▲图 | 左为 Walter Marcotti 教授，右为 Uri Manor 教授（来源：官网）

已在某些细胞中恢复毛细胞长度和功能

Uri Manor 生来患有严重的先天性听力减退，多年来一直在寻找治愈先天性听力减退的方法。他发现，表皮生长因子受体通路底物 8（Eps8）可以调节与听力相关静纤毛的生长，正在尝试基于 AAV 基因治疗和小分子药物恢复遗传性和获得性听力减退。

2011 年，还在 NIH 从事博士后研究期间，Uri Manor 作为第一作者发表了一项关于静纤毛的重要研究。研究指出，MyoXVa、whirlin 和 Eps8 是静纤毛尖端复合物的重要组成部分，其中 Eps8 是一种调节毛细胞静纤毛中肌动蛋白丝长度的关键分子，对于正常的听力功能至关重要。缺失 Eps8 的情况下，静纤毛长度很短。

（来源：Current Biology）

毛细胞是听觉系统的感觉受体，负责将机械声波转换成神经系统能够理解的电能。大体可以分为内毛细胞和外毛细胞，真正的感觉感受器指的是内毛细胞。毛细胞对声音的转导则依赖于从其顶端表面伸出的纤毛束，这类纤毛对机械声波很敏感。当声音通过耳朵时，耳蜗中的液体振动，从而引起毛细胞静纤毛振动。这些毛细胞向神经元发送信号，神经元将有关声音的信息传递给大脑。

Walter Marcotti 发现如果缺失 Eps8 或者敲除 Eps8，感觉毛细胞的关键形态和生理特征无法发育成熟，比如说静纤毛太短无法发挥作用，也就无法发育成感觉受体，因而导致小鼠失聪。进一步研究发现，与小鼠上的试验结果相类似，如果人缺失 Eps8 或者 Eps8 突变，同样会出现严重的听力减退。（注：敲除 Eps8 指的就是下文的 Eps8 (-/-) ）

（来源：上述论文）

本次试验中，研究团队将 Eps8 添加静纤毛中观察是否可以恢复毛细胞的功能并改善小鼠听力。他们首先利用 AAV 病毒载体把 Eps8 递送到敲除 Eps8 的听力减退小鼠内耳毛细胞中，然后利用先进的成像技术表征和测量毛细胞静纤毛的变化。

研究团队发现，在 P1-P2 Eps8 (-/-) 小鼠体内使用外源载体递送 Eps8，增加了毛细胞静纤毛的长度，并恢复了低频细胞中的毛细胞功能。

他们在通稿中指出，这些纤毛可以正确找到 Eps8、WHIRLIN、MYO15 和 BAIAP2L2，并产生正常的机电传导电流。同时它们重新表达成人样基底外侧离子通道（BK 和 KCNQ4），并能够发挥正常的胞吐作用。

▲图 | 从左至右分别为经 Eps8（品红色）处理的小鼠内耳短、中、长耳毛细胞静纤毛（绿色），添加更多的 Eps8 会促进耳毛细胞静纤毛伸长（来源：索尔研究所）

研究还表示，完全恢复的毛细胞数量不足以恢复 Eps8 (-/-) 小鼠的听力。在 P3 顶端螺旋和 P1-P2 基底螺旋毛细胞，AAV 转导没能恢复毛细胞功能。此外，在成年 Eps8 (-/-) 小鼠中递送 Eps8 也不能恢复毛细胞功能。也就是说，在一定年龄后，毛细胞似乎无法利用这种基因疗法恢复功能。

该研究团队在通稿中总结道，试验中的这种基因疗法是恢复敲除 Eps8 基因小鼠毛细胞缺陷正常功能的有效策略。但是，这种治疗方式有一定的有效治疗阶段限制，可能需要在胚胎还在子宫内时进行干预。出生后，缺乏 Eps8 的毛细胞已经成熟或者损伤已经超出了基因治疗可修复的水平。

下一步计划拓宽有效治疗机会窗口

上文提到，听力减退是一种常见的听觉障碍，常见的治疗方式包括手术操作、助听器、人工耳蜗等等。其中，人工耳蜗植入是治疗重度和极重度感音神经性耳聋常规以及最有效手段之一。

不过，人工耳蜗植入也存在一定的局限性，比如说并非每个人都适用，长时间适用最终会失效等。

“有部分天生性听力障碍的人是由于缺乏正常的感觉毛细胞导致的，基因治疗通过 AAV 将正常感觉毛细胞和听力所必需的基因递送到内耳，类似于携带货物的树干一样，使缺失某种基因或者基因发生突变的内耳持久恢复功能性。我认为，基因疗法会是最有希望的治疗方法。”Uri Manor 说。

辉大基因创始人杨辉博士告诉生辉，接受一次性基因治疗可以长时间甚至终身发挥作用。未来，基因治疗听力减退会是一个比人工耳蜗更优的治疗方式。

（来源：Hearing Health Matters）

Uri Manor 研究团队一直在围绕内耳毛细胞寻找治愈先天性听力减退的方式，包括小分子治疗和基因治疗。以上文的 Eps8 研究为例，研究团队表示，Eps8 是一种具有许多不同功能的蛋白质，还有很多关于它的发现。基于这些研究，我们将继续研究听力减退，我相信我们的工作可以提供一种帮助患者恢复听力的基因疗法。

接下来，他们将会探究 Eps8 基因治疗在不同发育阶段恢复听力的效果，以及是否有可能延长有效的治疗机会窗口（ therapeutic window of opportunity）。

杨辉认为，如果要延长有效治疗窗口，一方面，需要维持毛细胞的存活，一旦这类细胞受损严重或者彻底死亡，治疗窗口的延长会更困难；另一方面，还是要抓住有效治疗机会，及时完成产前诊断，尽量做到早诊断早治疗。

Uri Manor 还表示，希望能够在 10 年内找到治愈先天性听力减退的方式，这种基于 Eps8 的基因疗法可能会成为这一过程中最有潜力的方式。他还表示有计划尽快开展临床研究，他本人也会成为临床试验者之一。