Science子刊：陳正一團隊開發(fā)靶向miRNA的基因編輯療法，治療遺傳性耳聾

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來源：生物世界

2024-07-12

聽力損失是一種多因素疾病，在全世界范圍內影響著數(shù)千萬人。導致聽力損失的單基因突變占所有先天性感音神經(jīng)性聽力損失的 50%以上，然而目前尚無獲批的藥物或生物療法來減緩或逆轉遺傳性耳聾。

在這些耳聾相關基因中，miRNA是一類短的（約20-24nt）內源性非編碼RNA，它們在蛋白質編碼基因表達調控中發(fā)揮關鍵作用，被認為是內耳發(fā)育的重要因素，也是正常聽力所必需的。具體而言，MIR96（miR-96）突變已被確定為人類和小鼠常染色體顯性遺傳非綜合征型耳聾50型（DFNA50）的致病因素。

2024年7月10日，哈佛大學醫(yī)學院陳正一教授團隊在 Science 子刊 Science Translational Medicine 上發(fā)表了題為：Targeted genome editing restores auditory function in adult mice with progressive hearing loss caused by a human microRNA mutation 的研究論文。

該研究優(yōu)化了CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)，以特異性清除MIR96突變，使用腺相關病毒（AAV）將該基因編輯系統(tǒng)遞送至攜帶Mir96^14C＞A突變的成年小鼠耳蝸中，在聽力損失癥狀出現(xiàn)前和出現(xiàn)后均可促進毛細胞存活并改善聽力。這些結果表明，靶向編輯miRNA可能是一種保護DFNA50患者聽力的有潛力的新策略。

Targeted genome editing restores auditory function in adult mice with progressive hearing loss caused by a human microRNA mutation 研究論文

MIR96在內耳的感覺細胞中特異性表達，通過降低多個靶基因的mRNA的表達，在耳蝸發(fā)育和聽力維持中發(fā)揮關鍵作用。MIR96種子區(qū)域的點突變會導致人類家族中具有顯性遺傳模式的進行性聽力損失。在小鼠中的研究表明Mir96對正常毛細胞發(fā)育是必需的，而Mir96突變之所以導致聽力損失，是因為其突變后產(chǎn)生了新的靶基因，而不是因為功能喪失，因此，不能通過導入正確的Mir96來進行治療。

針對顯性MIR96突變，基因組編輯技術顯示出了巨大前景。此前，通過遞送CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)，已在多種聽力損失疾病小鼠模型中證明了破壞顯性等位基因的有效性。劉如謙團隊也證實了堿基編輯可以修復耳聾小鼠模型的Tmc1基因顯性突變。

在所有關于遺傳性聽力損失的基因編輯研究中，干預都是在耳蝸未成熟的新生小鼠中進行的。相比之下，人類新生兒的內耳是完全發(fā)育的，小鼠耳蝸從新生到成年階段會經(jīng)歷發(fā)育變化，包括大小、結構和功能的變化。這種差異突出了需要評估成熟耳蝸中基因組編輯治療的療效、安全性和時間窗口，以確定潛在臨床應用干預的可行性。

在這項研究中，研究團隊通過非同源DNA末端連接（NHEJ）進行編輯，以在患有聽力損失的年輕成年小鼠中靶向顯性Mir96突變（Mir96^tm3.1Wtsi，在該研究中稱為 Mir9^614C＞A），通過腺相關病毒（AAV）進行遞送。實驗結果表明，AAV介導的基因編輯復合物的遞送具有良好的耐受性，且不會損害正常聽力。

研究團隊篩選了不同的基因編輯器，并確定了一個優(yōu)化的編輯器，從而在體外和體內實現(xiàn)了高效且特異性的基因編輯。研究團隊在聽力損失發(fā)生之前和之后測試了干預措施，并確定了治療能使聽力持續(xù)保持的時間窗口。

具體來說，使用AAV2遞送saCas9的KKH變體（SaCas9-KKH）和sgRNA，在聽力損失發(fā)生前（3周齡）和聽力損失發(fā)生后（6周齡）的成年Mir96^14C>A/+突變小鼠中均長期改善了聽力，在3周時治療效果更好。