«Наш протокол генотерапии еще не готов к клиническим испытаниям – мы должны щипнуть его немного больше – но в не слишком отдаленном будущем мы думаем, что он мог быть развит для терапевтического использования в людях», говорит Джеффри Холт, доктор философии, ученый в Отделе Центра Нейробиологии Отоларингологии и Ф.М. Кирби в Детском Бостоне и адъюнкт-профессор Отоларингологии в Медицинской школе Гарварда.Больше чем 70 различных генов, как известно, вызывают глухоту, когда видоизменено.
Пристанище, с первым автором Чарльзом Аскью и коллегами в Федеральной политехнической школе Лозанны в Швейцарии, сосредоточилось на гене под названием TMC1. Они выбрали TMC1, потому что это – частая причина генетической глухоты, составляя 4 – 8 процентов случаев, и кодирует белок, который играет центральную роль в слушании, помогая новообращенному звучать в электрические сигналы, которые едут в мозг.
Исследователи проверили генотерапию в двух типах мышей мутанта. Один тип имел ген TMC1, полностью удаленный, и является хорошей моделью для удаляющихся мутаций TMC1 в людях: у Детей с двумя копиями мутанта TMC1 есть глубокая потеря слуха с очень молодого возраста, обычно приблизительно на 2 года.Другой тип мыши, названной Бетховеном, имеет определенную мутацию TMC1 – изменение в единственной аминокислоте – и является хорошей моделью для доминирующей формы TMC1-связанной глухоты.
В этой форме, менее распространенной, чем удаляющаяся форма, единственная копия мутации заставляет детей постепенно идти глухое начало вокруг возраста 10 – 15 лет.Чтобы поставить здоровый ген, команда вставила его в спроектированный вирус, названный adeno-связанным вирусом 1, или AAV1, вместе с покровителем – генетическая последовательность, которая включает ген только в определенных сенсорных нейронах внутреннего уха, известного как волосковые клетки.
Они тогда ввели имеющий ген AAV1 во внутреннее ухо с этими результатами:В удаляющейся модели глухоты генотерапия с TMC1 восстановила способность сенсорных волосковых клеток ответить на звук – производство измеримого электрического тока – и также восстановленную деятельность в слуховой части ствола мозга.Самое главное глухие мыши возвратили свою способность услышать.
Чтобы проверить слушание, исследователи поместили, мыши в «поражают коробку» и казались резкими, громкими тонами. «Мыши с мутациями TMC1 будут просто сидеть там, но с генотерапией, они подскакивают настолько же высоко как нормальная мышь», говорит Холт. (Сила их скачка была измерена пластиной на полу под ними; это было обнаружимо в звуках, начинающих приблизительно 80 децибелов.)В доминирующей модели глухоты генотерапия со связанным геном, TMC2, была успешна на клеточном и мозговом уровне и частично успешна при восстановлении фактического слушания в поражать тесте.Клинические испытания по горизонтуAAV1 считают безопасным как вирусный вектор и уже используется в человеческих испытаниях генотерапии за слепоту, болезнь сердца, мышечную дистрофию и другие условия.
Исследователи показали различные типы AAV и различные типы покровителей, чтобы выбрать лучше всего выступающую комбинацию. Они планируют далее оптимизировать свой протокол и следовать за их рассматриваемыми мышами, чтобы видеть, сохраняют ли они слушание дольше, чем эти два месяца, уже наблюдаемые.
В конечном счете Пристанище надеется сотрудничать с клиницистами в Бостоне с Детским Отделом Отоларингологии и в другом месте начать клинические испытания генотерапии TMC1 в течение 5 – 10 лет.«Текущие методы лечения для глубокой потери слуха как вызванный удаляющейся формой TMC1 являются слуховыми аппаратами, которые часто не работают очень хорошо, и кохлеарные внедрения», говорит Маргарет Кенна, Мэриленд, MPH, специалист в генетической потере слуха в Бостоне Детская Больница, которая знакома с работой. «Кохлеарные внедрения большие, но Ваше собственное слушание лучше с точки зрения диапазона частот, нюанса для слушания голосов, музыки и фонового шума и выяснения, из какого направления звук прибывает. Что-либо, что могло стабилизировать или улучшить местного жителя, слышащего в раннем возрасте, действительно захватывающе и дало бы огромное повышение способности ребенка выучить и использовать разговорный язык».
Холт полагает, что другие формы генетической глухоты могут также поддаваться той же самой стратегии генотерапии. В целом, серьезный к глубокой потере слуха в обоих ушах затрагивает 1 – 3 за 1 000 живорождений.«Я могу предположить пациентов с глухотой, упорядочивающей их геном и сделанное на заказ, лечение лекарством точности, введенное в их уши, чтобы восстановить слушание», говорит Холт.Звуковые преобразователи: Как TMC работает
Команда пристанища показала в 2013, что TMC1 и связанный белок TMC2 очень важны для слушания, заканчивая строгий 30-летний поиск учеными. Сенсорные волосковые клетки во внутреннем ухе содержат крошечные прогнозы, названные микроворсинками, каждым с каналом в его наконечнике, сформированном TMC1 и белками TMC2.
Когда звуковые волны нахлынули на микроворсинки, они шевелятся, и механическая стимуляция заставляет канал открываться. Это позволяет кальцию входить в клетку, производя электрический сигнал, который едет в мозг и в конечном счете переводит к слушанию.
Хотя канал составлен или из TMC1 или из TMC2, мутация в гене TMC1 достаточна, чтобы вызвать глухоту. Однако исследование Пристанища также показало, что генотерапия с TMC2 могла дать компенсацию за потерю функционального гена TMC1, восстановив слышащий в удаляющейся модели глухоты и частичное слушание в доминирующей модели глухоты.«Это – яркий пример того, как фундаментальная наука может привести к клиническим методам лечения», говорит Холт.
«Последствия успешной генотерапии глубоки, и мы рады быть связанными с этой учебной программой», говорит Эрнесто Бертарелли, сопредседатель Фонда Бертарелли, основной инвестор исследования. «Эти результаты отмечают решающий момент в способе, которым мы понимаем и можем в конечном счете бросить вызов, бремя глухоты в людях. Результаты – завещание к огромному посвящению исследовательской группы и их обязательства принести лучшую в своем классе науку еще ближе к реальному применению».