改良基因魔剪助力精準治療耳聾，我們離徹底攻克遺傳性疾病還有多遠？

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近幾年來，CRISPR-Cas9系統在基因編輯領域可謂一直處於風暴中心的地位，給基因編輯領域帶來了徹底性的變革，即便去年「基因編輯嬰兒事件」的倫理問題引起全球軒然大波，但是基因編輯用於治療遺傳性疾病的探究卻並沒有止步。日前，哈佛醫學院和波士頓兒童醫院的一支聯合研究團隊，利用優化的CRISPR-Cas9基因編輯系統，在耳聾小鼠模型上精確識別並修正內耳的致聾突變，最終幫助小鼠保留聽力，相關研究也同步在線發表在了頂尖學術刊物《Nature Medicine》雜誌上，為無數遺傳性耳聾患者埋下了希望的種子。

著名鋼琴家貝多芬在32歲時聽力完全喪失，其傷害不言而喻，他在留給其兄弟的遺囑中寫道，「正如落葉凋零，我的生命也已變得空洞。」

儘管貝多芬聽力喪失的原因未知，但很多案例顯示耳聾實際都和遺傳DNA突變有關，而目前已知的和耳聾相關的基因有近100個。據流行病學調查顯示，在每1000個新生兒中就有一位患有先天性耳聾，其中60%以上是由遺傳因素引起的，遺傳性聾的群體發病率已超過27/1000，在所有耳聾病人中，遺傳性聾約佔50%。這些數據聽起來讓人毛骨悚然，也吸引了越來越的科學家投身於遺傳性耳聾治療的研究。

今年1月份，Editas Medicine公司利用CRISPR基因編輯技術成功治癒了先天性失明，這是CRISPR基因魔剪在遺傳病治療領域的突破，也為遺傳性耳聾的研究提供了新的思路。

研究發現，毛細胞要行使傳導聽覺信號的功能，離不開一種叫作TMC1的蛋白。當編碼TMC1蛋白的基因發生突變，毛細胞會逐漸退化和死亡，導致聽力喪失。某些遺傳性耳聾患者在10~15歲開始逐漸失聰、到25歲左右完全喪失聽力，正是因為TMC1基因突變。

有了先天性失明的成功研究，研究人員們信心十足，充滿幹勁，他們構建了一種疾病模型小鼠--」貝多芬小鼠」，這些基因突變小鼠會在出生一段時間後逐漸損失聽力，到「青壯年」時完全失聰。和TMC1突變的耳聾患者一樣，貝多芬小鼠體內的Tmc1基因僅僅出現了「一點」小錯誤:一個小小的鹼基發生了變化。這意味著他們的基因編輯系統需要成功地在小鼠基因組的30億個鹼基字母中找出一個錯誤的字母。這無異於大海撈針吶。

工欲善其事必先利其器，好的工具是這項研究的關鍵，為了精確定位貝多芬小鼠的錯誤基因拷貝，同時不影響正常基因，研究團隊在經典CRISPR-Cas9系統的基礎上進行改良，分別對引導分子gRNA和內切酶Cas9都做了優化，這種gRNA引導Cas9酶到基因組所需編輯的位點上並在那裡切割靶基因DNA序列。

隨後，研究人員們將Cas9蛋白和gRNA一起包入了油脂液滴，並注射到了「貝多芬鼠」的幼鼠內耳中。一旦這些液滴與細胞接觸，就會發生融合，將基因編輯的分子工具輸送到細胞體內，定點修復突變。

這一療法能順利起效嗎？在治療的8周後，研究人員對「貝多芬鼠」的內耳在顯微鏡下進行了觀察，他們發現，在未經治療的貝多芬小鼠中，毛細胞隨著結構的惡化逐漸消失；相比之下，接受治療後的小鼠，保留了正常數量的毛細胞，結構完整或近乎完整。這與我們預想的無甚差別。

經過治療的毛細胞

當然，耳聽為實，實踐才是檢驗真理的唯一標準。隨後，科學家們通過「聽性腦幹反應（ABR）」檢查了小鼠的聽力。這種測試方法檢查不同強度聲音刺激下的腦電波反應，意味著內耳中聽覺細胞捕獲到聲音後把信號傳到了大腦。這也是新生兒聽力篩查的常用方法。

在不治療的情況下，貝多芬小鼠通常在1個月大時就開始對高頻聲音反應降低，6個月大時完全失聰。相比之下，出生後不久就接受基因編輯療法的小鼠，在2個月時與健康小鼠的聽力幾乎沒有差別；到6個月大時，卻對低頻聲音的聽力仍保持正常，有些甚至對高頻聲音的反應也接近健康小鼠。更有甚者，在此後的近一年裡保持了穩定的聽力！

研究人員不禁要歡呼起來，然而，科學是無比嚴謹的，安全性更是要尋求保障的。

隨後，他們進行了DNA分析，結果顯示，基因編輯活性只局限於在貝多芬小鼠的內耳細胞。而對正常小鼠做同樣的「治療」，沒有在內耳細胞中檢測到任何編輯變化，說明這種療法沒有干擾正常的基因功能，進一步說明了該工具的特異性。不僅如此，他們還給沒有攜帶缺陷基因的小鼠施用了該療法，小鼠沒有表現出任何聽力的損失。

在這項研究的最後，為測試該療法在遺傳性失聰患者上的治療潛力，科學家們在一系列攜帶TMC1突變的人類細胞繫上進行了實驗。DNA分析顯示，只有突變拷貝會被編輯，同一個細胞中的正常拷貝不會受影響。

這是繼治療先天性失明後，CRISPR基因魔剪在遺傳性疾病治領域的又一突破，在一個多世紀前，人們首次將基因和疾病聯繫起來。隨後，人們不斷發現由單基因導致的疾病，至今數量已超過5000種。在CRISPR-Cas9等基因組編輯技術的幫助下，我們離矯正突變，治癒耳聾的目標又近了一步。這曲基因療法譜就的樂曲，也是寫給耳聾患者們的《歡樂頌》！

參考文獻：

[1]Bence Gyorgy et al Allele-specific gene editing prevents deafness in a model of dominant progressive hearing loss.

[2]Giving Cas9 an 『on』 switch for better control of CRISPR gene editing. https://news.berkeley.edu/2019/01/10/giving-cas9-an-on-switch-for-better-control-of-crispr-gene-editing/.

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