基因編輯領域的頂尖學者、Broad 研究所的劉如謙（David Liu）教授與哈佛醫學院專注于耳鼻喉科研究的 Jeffrey Holt 教授合作，近日在《科學》子刊發表一項新成果，為眾多遺傳性耳聾患者帶來一種潛在治療策略。

　　他們利用新穎的單堿基編輯技術，在小鼠內耳中成功修正了導致耳聾的一種基因錯誤，讓小鼠恢復部分聽力。研究人員相信，這種方法經過進一步完善，也將有助于提高耳聾患者的聽力。

　　值得一提的是，這是利用基因組編輯技術修復隱性致病突變的首個成功例子。

　　▲這項研究獲得了《科學》官網的推薦（圖片來源：Science 截圖）

　　聽力喪失雖不致命，給生活和社會的影響卻是巨大的。人工耳蝸等技術設備可以起到一定幫助，但對于患者來說，引起耳聾的根本問題并沒解決。在雙耳失聰的人群中，大約有半數是基因突變造成的。近年來，基因編輯工具的問世，為這些遺傳性耳聾患者從根源上帶來了治療希望。

　　編碼跨膜通道樣蛋白1（TMC1）的基因發生突變，是導致耳聾的一個常見原因。兩年前，劉如謙教授的研究團隊做出了一項突破，他們用基于 CRISPR-Cas9 基因編輯的方法，在小鼠中修復了 Tmc1 的一種顯性致病突變，從而延緩小鼠的聽力喪失。

　　所謂的顯性致病突變，指基因的兩個副本中只有一個出錯就引起遺傳病。在這種情況下，把有問題的基因副本“擦除”，而讓好的那個副本發揮作用，就可能起到治療效果。

　　▲基因編輯大牛劉如謙教授（圖片來源：Harvard University）

　　然而，“大多數遺傳病不是由顯性突變引起，而是由隱性突變引起，包括大多數遺傳性聽力損失。”劉如謙教授說道。隱形致病突變，意味著來自父母雙方的基因副本兩個都有問題。因此，不能只是“擦除”有問題的基因，而需要對至少一個基因副本做出“修正”，恢復它們的正常功能。

　　在此次的新研究中，科學家們希望修復 Tmc1 隱性致病突變。這種突變與正常版本僅僅只有一個氨基酸的差別，卻足以導致內耳的毛細胞迅速退化，無法有效地把聲音信號轉變為神經細胞發送給大腦，于是引起聽力下降。

　　為了達到修復基因的目的，這項研究的共同第一作者 Wei-His Yeh 博士與同事們首先開發并優化了一款單堿基編輯器。傳統的 CRISPR 在基因組上進行剪切，單堿基編輯器則不一樣，可以在不切斷雙鏈 DNA 的情況下，對 DNA 進行單堿基轉換。

　　由于單堿基編輯器較大，不適用于常用的腺相關病毒（AAV）載體，研究人員為此設計了一種巧妙的雙載體遞送方式：將單堿基編輯器分為兩半，用兩個 AAV 包裝。當它們進入同一個細胞后，兩半再次組合，前往 DNA 鏈尋找編輯目標。

　　這種遞送方式聽起來復雜，但實際證明行之有效，更關鍵的是，對 DNA 很少造成不必要的刪除或插入。劉如謙教授說：“我們幾乎沒有看到任何脫靶編輯的證據。”

　　▲小鼠耳蝸中，綠色的這些細胞轉入了修復的 Tmc1 基因（圖片來源：參考資料[2]；Credit： Olga Shubina-Oleinik， Boston Children‘s Hospital）

　　研究人員先在培養皿中驗證，這款基于雙 AAV 載體的單堿基編輯系統可以有效修正 Tmc1 隱性致病突變。接著，他們給 Tmc1 基因突變的小鼠測試了這種方法的治療潛力。在小鼠出生一天后，他們將基因編輯系統注入小鼠的內耳。

　　這種治療挽救了小鼠內耳中的毛細胞。研究人員欣喜地觀察到，經過基因編輯的動物，內耳中具有外形完好的毛細胞，而且還能檢測到這些毛細胞的信號傳導。

　　▲雙 AAV 遞送的單堿基編輯器讓 Tmc1 突變小鼠的內耳擁有了形態正常的毛細胞（圖片來源：參考資料[1]）

　　那么，這些毛細胞能幫小鼠恢復聽力嗎？Yeh 博士說她做了一項非正式的測試：一拍手，原本完全喪失聽力的小鼠跳了起來，轉頭看向她——它們聽到了！當然，研究人員也做了正式測試，腦電波顯示，遺傳性耳聾小鼠在接受治療 4 周后，能對低至 60 分貝的聲音有反應，相比之下，沒有接受過治療的小鼠對高達 110 分貝的噪音都沒有反應。

　　研究人員表示，他們將繼續改善這種基因療法，讓接受治療的小鼠能進一步像正常小鼠一樣，聽到更輕的聲音，并讓這種聽力改善的效果可以保持得更久。

　　研究人員總結說，這些結果“支持進一步發展基因編輯技術，以糾正造成遺傳疾?。òㄟz傳性耳聾）的點突變”。我們期待科學家們的努力，為更多的患者帶來福音。

總結

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