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研究人员使用基础编辑来纠正隐性遗传性耳聋并恢复部分听力

叶伟希(Ariel)Yeh是一名年轻的本科生时,她的一位密友在一个月的时间里从正常听力发展为完全耳聋。他当时29岁。没有人知道他为什么失聪。医生仍然不知道。对她的朋友叶(Yeh)感到沮丧和恐惧,叶(Yeh)上个月获得了博士学位。哈佛大学化学系的博士,致力于研究她的听力,以解决听力丧失背后的一些巨大的遗传奥秘。

在美国,年龄在12岁以上的人中有八分之一的人双耳都有听力障碍。助听器和人工耳蜗等技术可以放大声音,但无法解决问题。但是基因编辑可以-遗传异常占所有病例的一半。两年前,Yeh和David R. Liu,Thomas Dudley Cabot的自然科学教授以及Broad研究所和Howard Hughes医学院的成员首次修复了小鼠模型中的显性突变并防止了听力损失。但是,刘说,“大多数遗传疾病不是由显性突变引起的,而是由隐性遗传引起的,包括大多数遗传性听力损失。”

现在,刘烨和哈佛大学,布罗德研究所和霍华德休斯医学院的研究人员取得了另一个新成就:他们恢复了小鼠的部分听力,该小鼠的TMC1基因发生隐性突变,导致完全失聪,这是第一个成功的基因组例子编辑以解决隐性致病突变。

占主导地位的疾病突变,即那些仅在机体的两个基因拷贝中谐的突变,在某些方面更容易受到攻击。剔除坏的副本,好的可以救出来。刘说:“但是对于隐性疾病,你不能那样做。顾名思义,隐性等位基因意味着你有两个坏拷贝。因此,你不能仅仅销毁那个坏拷贝。”您必须修复一个或两个。

听到声音,动物依靠内耳的毛细胞,毛细胞在声波的压力下弯曲并向大脑发送电脉冲。Liu和Yeh希望纠正的TMC1隐性突变导致这些毛细胞迅速退化,仅在4周龄时就导致了严重的耳聋。

哈佛医学院耳鼻喉科和神经学教授杰弗里·霍尔特(Jeffrey Holt)是该论文的作者,他通过基因疗法成功治疗了TMC1相关性耳聋-他们将健康版本的基因细胞送入了不健康的细胞中,以抵消引起疾病的原因突变。但是霍尔特实验室的博士后研究员Volha(Olga)Shubina-Aleinik说,基因疗法的持续时间可能有限。“这就是为什么我们需要更高级的技术,例如基因编辑,这可能会持续一生。”

Yeh用了多年的时间设计了一个基本的编辑器,该编辑器可以找到并消除引起疾病的突变,并用正确的DNA代码代替它。但是,即使她在体外显示出良好的效果,仍然存在一个问题:基础编辑器太大,无法容纳传统的运载工具,腺伴随病毒或AAV。为了解决此问题,团队将基本编辑器分为两半,并用自己的病毒载体发送每篇。一旦进入内部,这两种病毒就需要共同感染同一细胞,这两个基本编辑器将重新结合并前往寻找其靶标。尽管有迷宫式输入,但事实证明编辑器是有效的,仅引起最少的不希望有的删除或插入。

刘说:“我们几乎看不到脱靶编辑的证据。”“而且我们注意到,经过编辑的动物具有保存完好的毛细胞形态和信号转导,这意味着毛细胞,将声波转换为神经元信号的关键细胞显得更正常,行为也更正常。”

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