听力丧失是最常见的感官障碍之一，影响着很多人。根据世卫组织公布的《世界听力报告》，现有超15亿人患有不同程度的听力损失，到2050年，患听力损失的人数将近25亿。据统计，大约50%的先天性听力损失与遗传因素有关，目前临床上的治疗方案主要为佩戴助听器或植入人工耳蜗，但此类方法没有从根本上治愈听力损伤。因此，治疗听力损失需要更好的替代疗法。随着基因治疗的蓬勃发展，基于病毒载体的基因疗法成为治疗遗传性听力损失的新热门赛道。
重组腺相关病毒载体（recombinant Adeno-associated virus, rAAV）具有血清型种类多样、免疫原性低、长期稳定表达基因、宿主范围广等优势，在基因功能研究和基因治疗递送载体中占据主导地位。
上篇文章我们给大家分享了靶向耳科的AAV血清型（），这次小编再次给大家分享一个全新的安全载体—AAV-ie-K558R，其可以高效转导新生小鼠耳蜗毛细胞（Hair Cells, HCs）和支持细胞（Supporting cells, SCs），显示了在治疗由毛细胞死亡或基因突变引起的听力损失方面的临床潜力。相关研究成果由上海科技大学钟桂生、上海交通大学吴皓及东南大学柴人杰合作于2022年4月22日，发表在Signal Transduction and Targeted Therapy杂志，标题为“AAV-ie-K558R mediated cochlear gene therapy and hair cell regeneration”。
内耳包含三种主要功能细胞：毛细胞（Hair Cells, HCs）、支持细胞（Supporting cells, SCs）和螺旋神经节（Spiral Ganglion Neurons, SGNs），其中HCs又包括内毛细胞（Inner hair cells, IHCs）和外毛细胞（Outer hair cells, OHCs），OHCs负责将声音放大；IHCs负责将液体波动转化为电信号，并通过听觉神经传递到听觉脑干，再到听觉皮层。
内耳耳蜗HCs和SCs对倾听非常重要性，感音面神经性倾听亏损资金几率由HCs和SCs的基因基因规律基因变动影响，不仅而且，在非基因基因规律状况，如燥声、耳致毒抗癫痫药物或皮肤老化，也可根据危害性HCs影响耳聋。在所有的另外一种状况下，这种危害性对不能恢复实力的耳蜗細胞的蒲乳期甲壳动物全是无法不可忽视的。如今的设计观点，SCs存在转变化为HC样細胞的竞争力，故而，HC恢复被观点是非曲直基因基因规律应激状态影响的拥有性耳聋的内在的治疗方式。 该项目团队其实在2021崭新建立显示的AAV-ie，能能较高效感化HCs和三总性质SCs。除此之外，AAV-ie挟带Atoh1（耳蜗孔隙管胞净化因素）感化内耳后，改变了内孔隙管胞净化。只不过AAV-ie在耳蜗基低区的转导生产率尚需加快。
结果
1 AAV-ie-K558R是一种安全的高效靶向HCs和SCs的载体
第一，该人员系统设计此前淘汰看见的AAV血清型—AAV-ie（效应高转导啮齿类与人的HCs和多类别SCs，但在耳蜗肌底区的转导效应较低）条件上做进几步淘汰，看见AAV-ie-K558R对耳蜗肌底OHCs和IHCs具有着较高的转导率。和AAV-ie相对比，AAV-ie-K558R对耳蜗中部地区OHCs的转录及耳蜗肌底SCs的转导均为之挺高（图1a-f）。这提示卡了AAV-ie-K558R都可以效应高靶向疗法耳蜗和内耳圆弧囊中的有所差异细胞系类别。
图1 AAV-ie-K558R转导效率提高
进步，研究探讨项目团队确认电镜、ABR考试、DPOAE考试及攻击行为学等策略验证通过了AAV-ie-K558R的卫生性，显示P3小鼠圆窗膜（round window membrane, RWM）打针AAV-ie-K558R后，孔状胞要素无分明转变，痛觉模块及前庭模块和剖析组想必无分明不一致性（图2）。这一些没想到显示系统性了，AAV-ie-K558R作为一个的卫生的快速靶点HCs和SCs的媒体，在介导痛觉系统性患病的表观遗传治疗中的大价值。
图2 AAV-ie-K558R是一种安全载体
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2 AAV-ie-K558R在纠正功能失调的基因突变或用于 HC 样再生中的潜力
Prestin（马达蛋白）是一种特异性定位于外毛细胞的关键分子，其能驱动耳蜗外毛细胞的电能动性，产生耳蜗的放大器作用，Prestin蛋白的缺失或基因的突变会导致听力功能严重受损。因此，研究团队借助Prestin KO小鼠测试AAV-ie-K558R在治疗由内耳毛细胞基因功能障碍引发的听力损伤中的潜力。将AAV-ie-K558R-Prestin通过圆窗膜注射P2 Prestin KO小鼠。结果发现，可以部分恢复 Prestin KO 小鼠的听力损失（图3）。
图3 AAV-ie-K558R-Prestin恢复Prestin KO小鼠的听觉功能
孔状胞重复也许 这样有利于还原由肌肤衰老、嗡嗡声或耳致毒用量出现的英语听力亏损资金。耳蜗孔状胞重复指数公式Atoh1被说明就能将SCs转分解为HCs，鉴于此，的研究方案者进一次的研究性学习AAV-ie-K558R在HC重复中的升值空间。推动AAV-ie-K558R随带Atoh1皮下注射重复利用小鼠（P3）耳蜗中，在P14时察觉到，AAV-ie-K558R-Atoh1组小鼠大上皮嵴（greater epithelial ridge，GER区）考察到过量的新HCs（表达出来方式Myo7a），且些许新HC样人体神经神经元也表达出来方式Sox2，表明卡了这样新重复的人体神经神经元也许 在生长的不一样的关键期（图4a,b）。经过电镜考察新重复人体神经神经元的行态察觉到，IHC地域左下角的HC样人体神经神经元中生冒出汗毛束（图4c）。该微商团队初期的研究方案察觉到AAV-ie-Atoh1也需要诱骗HC样人体神经神经元重复，而AAV-ie-K558R-Atoh1需要诱骗耳蜗GER区的HC样人体神经神经元重复，且重复利用成的HC样人体神经神经元行态不一样的，有些人人体神经神经元具有着动纤毛（代表英语着耳蜗孔状胞生长极为熟关键期）。便是，这样結果表明卡了AAV-ie-K558R 需要经过传承Atoh1热烈诱骗耳蜗中的 HC 样人体神经神经元重复。
图4 AAV-ie-K558R-Atoh1诱导耳蜗中的 HC 样细胞再生
结论
该团队通过对AAV衣壳进行突变筛选，在AAV-ie的基础上筛选出新的AAV-ie-K558R载体，可以高效感染耳蜗HCs和SCs，并且通过携带不同基因，恢复了由基因突变导致的听力损伤，以及诱导HC样细胞再生。证明了AAV-ie-K558R在治疗由毛细胞死亡或基因突变引起的听力损失方面的临床潜力。
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