背景介紹
耳(Ear)是哺乳動(dòng)物的聽(tīng)覺(jué)器官,也是識(shí)別方位維持身體平衡的器官,耳主要由外耳、中耳和內(nèi)耳三部分組成。外耳負(fù)責(zé)聲音搜集,中耳負(fù)責(zé)聲音放大,內(nèi)耳充滿淋巴液,當(dāng)接受中耳傳來(lái)的聲波撞擊后,會(huì)造成淋巴液的流動(dòng),內(nèi)耳中的毛細(xì)胞可把液體波動(dòng)變換成神經(jīng)信號(hào),進(jìn)而由內(nèi)耳耳蝸神經(jīng)傳送至聽(tīng)覺(jué)中樞,最終實(shí)現(xiàn)聽(tīng)覺(jué)。
耳結(jié)構(gòu)(圖片來(lái)源:World Report On Hearing)
聽(tīng)力損失是最常見(jiàn)的神經(jīng)感覺(jué)障礙疾病之一,世衛(wèi)組織公布的《世界聽(tīng)力報(bào)告》指出,現(xiàn)有超15億人患有不同程度的聽(tīng)力損失,到2050年,患聽(tīng)力損失的人數(shù)將近25億。由耳蝸和聽(tīng)神經(jīng)損失導(dǎo)致的感音神經(jīng)性聽(tīng)力損失(sensorineural hearing loss, SNHL)是聽(tīng)力損失的主要類型,而SNHL中約50%是由基因突變導(dǎo)致的。目前臨床上的治療方案主要為佩戴助聽(tīng)器或植入人工耳蝸,但此類方法沒(méi)有從根本上治愈聽(tīng)力損傷。隨著基因治療的蓬勃發(fā)展,基于病毒載體的基因療法成為治療遺傳性聽(tīng)力損失的新熱門賽道。
AAV血清型選擇
內(nèi)耳基因治療是一種很有前途的治療聽(tīng)力損失的方法,通過(guò)將遺傳物質(zhì)輸送到內(nèi)耳或改善或恢復(fù)聽(tīng)覺(jué)功能或防止內(nèi)耳損傷,基因療法的成功部分取決于病毒載體及其有效地將遺傳物質(zhì)傳遞到目標(biāo)細(xì)胞的能力。作為一種安全的、有潛力的應(yīng)用載體,重組腺相關(guān)病毒載體(recombinant Adeno-associated virus, rAAV)在治療因基因改變誘發(fā)的遺傳性聽(tīng)力損失中具有很好的應(yīng)用前景。
最初作為遺傳性耳聾的基因治療載體多為天然存在的AAV血清型,如AAV1、AAV2、AAV6、AAV8、AAVDJ等過(guò)去被報(bào)道可以感染內(nèi)毛細(xì)胞(Inner hair cells, IHCs),但對(duì)于外毛細(xì)胞(Outer hair cells, OHCs)和支持細(xì)胞(Supporting Cells, SCs)的感染效率低,甚至是不感染。隨著新型AAV載體的發(fā)展,Anc80L65、AAV2.7m8、AAV-PHP.B和AAV-PHP.eB對(duì)于內(nèi)耳毛細(xì)胞(Hair Cells, HCs)有較高的感染效率:
Anc80L65被報(bào)道可以高效感染幼鼠耳蝸毛細(xì)胞和成年鼠的IHCs,但對(duì)于成年鼠的OHCs感染效率較低,且對(duì)于SCs的感染率較低。
AAV2.7m8同樣表現(xiàn)出可以高效感染HCs,且能高效感染內(nèi)柱細(xì)胞(inner pillar cells, IPCs)和內(nèi)脂細(xì)胞(inner phalangeal cells, IPhC)兩種支持細(xì)胞,但對(duì)于其他支持細(xì)胞的感染效率較低。
AAV-PHP.B和AAV-PHP.eB能夠跨血腦屏障,研究發(fā)現(xiàn)AAV-PHP.eB亦可以高效感染耳蝸毛細(xì)胞和螺旋神經(jīng)節(jié)。且AAV-PHP.B對(duì)于非人靈長(zhǎng)類的HCs有較高的轉(zhuǎn)染率。
不同AAV血清型對(duì)于HCs的感染效率(PMID: 30683875)
2019年及2022年由上?萍即笱鐘桂生課題組及其合作者開(kāi)發(fā)的AAV-ie及AAV-ie-K558R血清型可以高效感染內(nèi)耳各種類型細(xì)胞,包括OHCs, IHCs, SCs, SGNs和其他耳蝸細(xì)胞及前庭細(xì)胞,其中對(duì)于SCs的感染率顯著高于其他AAV血清型。
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AAV-ie高效感染內(nèi)耳各種細(xì)胞類型(圖片來(lái)源:Prof. Guisheng Zhong)
AAV-ie對(duì)于SCs感染顯著高于其他AAV血清型(PMID: 31427575)
內(nèi)耳細(xì)胞特異性啟動(dòng)子
內(nèi)耳包含三種主要功能細(xì)胞:毛細(xì)胞(Hair Cells, HCs)、支持細(xì)胞(Supporting Cells, SCs)和螺旋神經(jīng)節(jié)(Spiral Ganglion Neurons, SGNs)。其中HCs又包括內(nèi)毛細(xì)胞(Inner hair cells, IHCs)和外毛細(xì)胞(Outer hair cells, OHCs),OHCs負(fù)責(zé)將聲音放大;IHCs負(fù)責(zé)將液體波動(dòng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào),并通過(guò)聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)傳遞到聽(tīng)覺(jué)腦干,再到聽(tīng)覺(jué)皮層。
內(nèi)耳細(xì)胞類型(PMID: 23545368)
耳蝸HCs和SCs對(duì)聽(tīng)力至關(guān)重要,SNHL可能由HCs和SCs的基因突變引起,此外,在非遺傳情況,如噪音、耳毒性藥物或衰老,也可通過(guò)損害HCs引起耳聾。在任何一種情況下,這些損害對(duì)于沒(méi)有再生能力的耳蝸毛細(xì)胞的哺乳動(dòng)物都是不可逆轉(zhuǎn)的。目前的研究認(rèn)為,SCs具有轉(zhuǎn)分化為HC樣細(xì)胞的潛力,因此,HC再生被認(rèn)為是非遺傳應(yīng)激引起的獲得性耳聾的潛在治療方法。
近期,瑋美基因開(kāi)發(fā)了一系列內(nèi)耳不同細(xì)胞類型的特異啟動(dòng)子,可實(shí)現(xiàn)高效特異地靶向內(nèi)耳各種細(xì)胞類型的精準(zhǔn)遞送。
毛細(xì)胞特異啟動(dòng)子(圖片來(lái)源:Prof. Guisheng Zhong)
螺旋神經(jīng)節(jié)特異啟動(dòng)子(圖片來(lái)源:Prof. Guisheng Zhong)
九游會(huì)j9生物已拿到上述啟動(dòng)子的獨(dú)家授權(quán),助力聽(tīng)覺(jué)精準(zhǔn)治療
注射方式及注射劑量
針對(duì)內(nèi)耳細(xì)胞的感染,常采用圓窗膜注射(round window membrane, RWM)或后半規(guī)管注射(Post semicircular canal, PSCC)。
聽(tīng)覺(jué)特色項(xiàng)目服務(wù)
動(dòng)物造模:噪音損傷小鼠模型、藥物損傷小鼠模型
病毒注射:圓窗膜注射(RWM)、后半規(guī)管注射(PSCC)
耳蝸解剖:耳蝸鋪片解剖、耳蝸冰凍切片
表型鑒定:免疫熒光染色、掃描電鏡
功能檢測(cè):聽(tīng)覺(jué)腦干反應(yīng)(ABR)、畸變產(chǎn)物耳聲發(fā)射(DPOAE)
病理分析:毛細(xì)胞、帶狀突觸等