當32歲的貝多芬感受到聽力衰退時,他在給兄弟的信中絕望地寫下“正如秋葉凋零,我的生命也變得貧瘠”的字句。我們仍不知道貝多芬失聰的原因,但我們可以確認一點——耳聾極大地影響了患者的人生。
CRISPR-Cas9系統的工作原理(圖片來源:《自然》)
今日,哈佛大學醫學院Zheng-Yi Chen教授與哈佛大學David R。 Liu教授等多名華人學者聯手帶來了一項重量級的研究。他們利用CRISPR-Cas9基因編輯技術,成功修復了小鼠內耳的致聾性基因突變。這項研究也于今日在線發表在了頂尖學術刊物《自然》上。
有趣的是,研究人員們使用的小鼠突變體也被稱為“貝多芬鼠”。它們體內的TMC1基因發生了一個堿基的突變。區區一個字母的變化,使對聽覺至關重要的TMC1蛋白喪失正常功能,損害到內耳的纖毛,讓這些動物聽不見聲音。
由于這些失聰動物的耳朵并沒有結構上的嚴重破壞,因此研究人員們就想到,或許我們能使用基因療法矯正突變的TMC1基因,治療耳聾。可這并不是一件容易的事。許多基因編輯的專家認為,藥物遞送是基因療法的一大難題。TMC1蛋白作用于內耳深處,且與正常基因只有一字之差。想讓基因療法精準起效,談何容易?
為了達成這個目的,這項研究的共同第一作者Xue Gao博士和Yong Tao博士以及他們的同事們開發出了一種創新的CRISPR-Cas9基因編輯系統:研究人員們將Cas9蛋白和gRNA一起包入了油脂液滴,并注射到了“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。
與常規的病毒遞送方式不同,這款創新療法的好處在于能在停止治療后避免過度的Cas9蛋白產生。“它能顯著降低脫靶效應,”該研究的共同第一作者Xue Gao博士說道。
這一療法能順利起效嗎?在治療的8周后,研究人員對“貝多芬鼠”的內耳進行了觀察,并欣喜地發現它們內耳的纖毛數量和形狀與野生型幾乎無法區分。相反,對照組的內耳則觀察不到這些纖毛,一片貧瘠。
為了確保這些纖毛能起到應有的作用,研究人員們又分析了這些小鼠的腦電波,并清楚地看到它們對聲音有著反應。在安全性上,科學家們也沒有觀察到不希望發生的脫靶效應。
基因療法顯著延緩了小鼠的聽力衰退(圖片來源:《自然》)
“我們相信這是利用CRISPR-Cas9基因組編輯技術治療遺傳性耳聾的領先研究,” Xue Gao博士說道:“我們期望能開發更先進的基因組編輯工具,并在其他動物上測試安全性與有效性,再將它們應用于人類。”
《自然》雜志特地對這項研究做了深度點評。該評論的作者指出,在一個多世紀前,人們首次將基因和疾病聯系起來。隨后,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,治愈耳聾的目標又近了一步。這曲基因療法鋪就的樂曲,是寫給耳聾患者們的《歡樂頌》。
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