耳朵基因的发现促进了耳聋的治疗
当这些基因发生突变时,就会阻止声波转化为电信号——这是听力的基本第一步。由波士顿儿童医院耳鼻喉科的杰弗里·霍尔特(Jeffrey Holt)和美国国立卫生研究院国家耳聋和其他交流障碍研究所(NIDCD)的安德鲁·格里菲斯(Andrew Griffith)共同领导的研究小组,通过引入正常基因,恢复了失聪小鼠感觉细胞中的这些电信号。
这项研究为霍尔特和他的瑞士合作者进行的基因疗法逆转一种耳聋的测试铺平了道路。研究结果发表在《临床研究杂志》网络版上。
声波通过震动内耳感觉毛细胞上突出的毛发状结构而产生听觉。长期以来,科学家们一直认为毛细胞携带一种蛋白质,可以将这种机械运动转化为电信号。虽然已经在味觉、嗅觉和视觉等其他感官中发现了类似的蛋白质,但研究人员一直无法找到听力所需的关键蛋白质,部分原因是很难从内耳获得足够的细胞进行研究。
霍尔特也是波士顿儿童医院柯比神经生物学中心的成员,他说:“人们已经寻找了30多年。”“有五六种可能性,但都没有成功。”
霍尔特、格里菲斯和同事们发现两种相关的蛋白质TMC1和TMC2对听力至关重要。它们组成了被称为离子通道的通道,位于毛发状突起(称为静纤毛)之上,让带电分子(离子)进入细胞,产生电信号,最终传递到大脑。
格里菲斯和nidcd资助的合作者先前发现,TMC1基因在患有遗传性耳聋的小鼠和人类身上都发生了突变。新的研究发现,TMC2似乎有一个多余的功能,如果TMC1有缺陷,它可能会补偿。
研究还发现,同样的缺陷也会影响前庭系统中的感觉毛细胞,而前庭系统是平衡感的基础。虽然TMC1突变只会导致听力损失,而不会导致平衡问题,但在人类中,同时存在TMC1和TMC2缺陷的小鼠是聋子,无法通过要求它们操纵旋转杆的平衡测试。
然后,研究人员设计了一种腺病毒,将TMC1或TMC2的正常拷贝携带到两种基因都发生突变的小鼠内耳毛细胞中。利用霍尔特实验室开发的特殊技术,他们记录了当TMC1或TMC2被添加回来时,感觉毛细胞对噪音的电反应——之前没有TMC1或TMC2。“这是第一次有人这样做,”霍尔特说。
但是电反应的恢复能转化为听力的恢复吗?霍尔特和他在瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的合作者最近获得了60万美元的资助,用于在小鼠身上进行基因治疗试验。研究人员将向内耳传递基因,并测量动物是否能在第8脑神经中检测到电信号,以及动物是否对声音做出反应。EPFL将提供更新、更安全的基因传递载体,用于可能用于人体试验的测试。
根据NIDCD的数据,大约每300到500个新生儿中就有一个出生时耳聋或听力困难,据信大约一半的病例是由遗传原因引起的。包括TMC1在内的大约60个基因已知与人类耳聋有关。