聽(tīng)力喪失是最常見(jiàn)的感官障礙之一，影響著很多人。根據(jù)世衛(wèi)組織公布的《世界聽(tīng)力報(bào)告》，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。據(jù)統(tǒng)計(jì)，大約50%的先天性聽(tīng)力損失與遺傳因素有關(guān)，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。因此，治療聽(tīng)力損失需要更好的替代療法。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。
 

重組腺相關(guān)病毒載體（recombinant Adeno-associated virus, rAAV）具有血清型種類多樣、免疫原性低、長(zhǎng)期穩(wěn)定表達(dá)基因、宿主范圍廣等優(yōu)勢(shì)，在基因功能研究和基因治療遞送載體中占據(jù)主導(dǎo)地位。
 

上篇文章九游會(huì)j9給大家分享了靶向耳科的AAV血清型（【on-target】AAV感染耳組織 | 血清型·啟動(dòng)子·注射用量 | 一篇就GO了！），這次小編再次給大家分享一個(gè)全新的安全載體—AAV-ie-K558R，其可以高效轉(zhuǎn)導(dǎo)新生小鼠耳蝸毛細(xì)胞（Hair Cells, HCs）和支持細(xì)胞（Supporting cells, SCs），顯示了在治療由毛細(xì)胞死亡或基因突變引起的聽(tīng)力損失方面的臨床潛力。相關(guān)研究成果由上？萍即笱鐘桂生、上海交通大學(xué)吳皓及東南大學(xué)柴人杰合作于2022年4月22日，發(fā)表在Signal Transduction and Targeted Therapy雜志，標(biāo)題為“AAV-ie-K558R mediated cochlear gene therapy and hair cell regeneration”。
 

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)耳耳蝸HCs和SCs對(duì)聽(tīng)力至關(guān)重要，感音神經(jīng)性聽(tīng)力損失可能由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。

該團(tuán)隊(duì)早在2019年全新篩選發(fā)現(xiàn)的AAV-ie，可以更高效感染HCs和多種類型SCs。此外，AAV-ie攜帶Atoh1（耳蝸毛細(xì)胞再生因子）感染內(nèi)耳后，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)毛細(xì)胞再生。但是AAV-ie在耳蝸基底區(qū)的轉(zhuǎn)導(dǎo)效率有待提高。

結(jié)果
 

1  AAV-ie-K558R是一種安全的高效靶向HCs和SCs的載體

首先，該團(tuán)隊(duì)基于之前篩選發(fā)現(xiàn)的AAV血清型—AAV-ie（高效轉(zhuǎn)導(dǎo)嚙齒類和人的HCs和多種類型SCs，但在耳蝸基底區(qū)的轉(zhuǎn)導(dǎo)效率較低）基礎(chǔ)上做進(jìn)一步篩選，發(fā)現(xiàn)AAV-ie-K558R對(duì)耳蝸基底OHCs和IHCs具有較高的轉(zhuǎn)導(dǎo)率。和AAV-ie相比，AAV-ie-K558R對(duì)耳蝸中部OHCs的轉(zhuǎn)錄及耳蝸基底SCs的轉(zhuǎn)導(dǎo)均有所提高（圖1a-f）。這提示了AAV-ie-K558R可以高效靶向耳蝸和內(nèi)耳橢圓囊中的不同細(xì)胞類型。

圖1 AAV-ie-K558R轉(zhuǎn)導(dǎo)效率提高

進(jìn)一步，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)電鏡、ABR測(cè)試、DPOAE測(cè)試及行為學(xué)等手段驗(yàn)證了AAV-ie-K558R的安全性，發(fā)現(xiàn)P3小鼠圓窗膜（round window membrane, RWM）注射AAV-ie-K558R后，毛細(xì)胞形態(tài)無(wú)明顯變化，聽(tīng)覺(jué)功能及前庭功能和對(duì)照組相比無(wú)明顯差異（圖2）。這些結(jié)果提示了，AAV-ie-K558R作為一種安全的高效靶向HCs和SCs的載體，在介導(dǎo)聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)疾病的基因療法中的巨大潛力。

圖2 AAV-ie-K558R是一種安全載體

九游會(huì)j9生物已獲得AAV-ie血清型的官方授權(quán)，得到專利持有者官方認(rèn)證的AAV-ie系列產(chǎn)品將全力保障您的內(nèi)耳聽(tīng)覺(jué)毛細(xì)胞基因遞送之旅，歡迎咨詢了解！

2  AAV-ie-K558R在糾正功能失調(diào)的基因突變或用于 HC 樣再生中的潛力
 

Prestin（馬達(dá)蛋白）是一種特異性定位于外毛細(xì)胞的關(guān)鍵分子，其能驅(qū)動(dòng)耳蝸外毛細(xì)胞的電能動(dòng)性，產(chǎn)生耳蝸的放大器作用，Prestin蛋白的缺失或基因的突變會(huì)導(dǎo)致聽(tīng)力功能嚴(yán)重受損。因此，研究團(tuán)隊(duì)借助Prestin KO小鼠測(cè)試AAV-ie-K558R在治療由內(nèi)耳毛細(xì)胞基因功能障礙引發(fā)的聽(tīng)力損傷中的潛力。將AAV-ie-K558R-Prestin通過(guò)圓窗膜注射P2 Prestin KO小鼠。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，可以部分恢復(fù) Prestin KO 小鼠的聽(tīng)力損失（圖3）。

圖3 AAV-ie-K558R-Prestin恢復(fù)Prestin KO小鼠的聽(tīng)覺(jué)功能

毛細(xì)胞再生可能有助于恢復(fù)由衰老、噪音或耳毒性藥物引起的聽(tīng)力損失。耳蝸毛細(xì)胞再生因子Atoh1被證明能夠?qū)Cs轉(zhuǎn)分化為HCs，基于此，研究者進(jìn)一步探究AAV-ie-K558R在HC再生中的潛力。借助AAV-ie-K558R攜帶Atoh1注射新生小鼠（P3）耳蝸中，在P14時(shí)發(fā)現(xiàn)，AAV-ie-K558R-Atoh1組小鼠大上皮嵴（greater epithelial ridge，GER區(qū)）觀察到大量的新HCs（表達(dá)Myo7a），且一些新HC樣細(xì)胞也表達(dá)Sox2，提示了這些新再生的細(xì)胞可能處于發(fā)育的不同階段（圖4a,b）。通過(guò)電鏡觀察新再生細(xì)胞的形態(tài)發(fā)現(xiàn)，IHC區(qū)域下方的HC樣細(xì)胞中生長(zhǎng)出毛發(fā)束（圖4c）。該團(tuán)隊(duì)早期研究發(fā)現(xiàn)AAV-ie-Atoh1也可以誘導(dǎo)HC樣細(xì)胞再生，而AAV-ie-K558R-Atoh1可以誘導(dǎo)耳蝸GER區(qū)的HC樣細(xì)胞再生，且新生成的HC樣細(xì)胞形態(tài)不同，有些細(xì)胞具有動(dòng)纖毛（代表著耳蝸毛細(xì)胞發(fā)育較為成熟階段）?？傊?，這些結(jié)果提示了AAV-ie-K558R 可以通過(guò)傳遞Atoh1強(qiáng)烈誘導(dǎo)耳蝸中的 HC 樣細(xì)胞再生。

圖4 AAV-ie-K558R-Atoh1誘導(dǎo)耳蝸中的 HC 樣細(xì)胞再生

結(jié)論

該團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)AAV衣殼進(jìn)行突變篩。贏AV-ie的基礎(chǔ)上篩選出新的AAV-ie-K558R載體，可以高效感染耳蝸HCs和SCs，并且通過(guò)攜帶不同基因，恢復(fù)了由基因突變導(dǎo)致的聽(tīng)力損傷，以及誘導(dǎo)HC樣細(xì)胞再生。證明了AAV-ie-K558R在治療由毛細(xì)胞死亡或基因突變引起的聽(tīng)力損失方面的臨床潛力。

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