Neuron：上海科技大学钟桂生团队破译耳聋基因增强子，带来耳聋基因治疗新策略

来源：生物世界 2025-04-23 09:51

该研究提出并验证了一种创新的体内转录增强子重构技术——ARBITER。

上海科技大学iHuman研究所钟桂生课题组在 Cell 子刊Neuron上发表了题为：Deciphering enhancers of hearing loss genes for efficient and targeted gene therapy of hereditary deafness 的研究论文。

该研究提出并验证了一种创新的体内转录增强子重构技术 ARBITER（AAV reporter-based in vivo transcriptional enhancer reconstruction）。该研究不仅在耳蜗基础科研领域开辟了新路径，还在基因表达调控的底层机制研究和遗传性耳聋基因治疗中展现了巨大潜力。

听力损失是最常见的感觉障碍，全球有超过 4 亿人受其影响，其中有 3400 万是儿童。遗传突变约占所有先天性耳聋的 60%，迄今为止已发现 100 多个非综合征型听力损失基因。

腺相关病毒（AAV）介导的基因疗法已成为治疗遗传性和基因性疾病的一种有前景的策略，包括遗传性听力损失。近期的临床试验表明，通过采用双 AAV 载体策略递送 OTOF 基因，成功恢复了患有 DFNB9 型隐性耳聋儿童的听力功能。尽管 AAV 载体由于其高效性和低原性而颇具前景，但人们对高剂量 AAV 给药的安全性仍存担忧。例如肝细胞因脱靶转染而出现肝毒性、性微病（TMA）以及 AAV 的基因组整合可能引发肝风险等问题，都是其面临的显著挑战。

为了降低这些风险，提高 AAV 的效率和特异性，同时尽量减少脱靶效应并降低所需剂量至关重要。

Myo15启动子可靶向内耳的毛细胞（HC），是研究最为透彻的内耳细胞特异性启动子，在遗传性听力损失的基因治疗的临床前和临床研究中得到了广泛应用。然而，耳蜗的复杂结构极大地挑战了基因递送的精准定位。作为一个高度极化且结构有序的器官，耳蜗内存在多种细胞类型，例如毛细胞（HC），可细分为外毛细胞（OHC）和内毛细胞（IHC），此外还有支持细胞（SC）和螺旋神经节神经元（SGN）。每种细胞类型都含有独特的细胞特异性基因，这些基因对于听觉至关重要。耳蜗的复杂结构体现了器官发育过程中精细的调控机制；然而，这极大地增加了基因传递精准定位的难度。

在这项研究中，研究团队介绍了一种基于 AAV 报告基因的体内转录增强子重构（AAV-reporter-based in vivo transcriptional enhancer reconstruction，ARBITER）工作流程，能够高效且可靠地解析增强子。

通过 ARBITER 技术，研究团队成功证明了基因位点内的保守非编码元件（CNE）协同调控Slc26a5基因的表达，这一结论进一步通过基因敲除小鼠模型得到了验证。研究团队还通过在Slc26a5突变小鼠中进行基因治疗，评估了所鉴定增强子治疗遗传性听力损失的潜力。

基于效率有限的原始Slc26a5增强子，研究团队设计出了一种高效且具有外毛细胞特异性的增强子 B8，它成功地恢复了Slc26a5基因敲除小鼠的听力。

ARBITER系统的建立不仅标志着耳蜗基础研究的一项重要突破，也为遗传性耳聋患者带来了切实的治疗希望。其在创新性、严谨性及临床潜力方面均展现出卓越优势，为遗传性耳聋的基因治疗开辟了全新的路径。为未来拓展到支持细胞、不同遗传背景与更复杂疾病模型的基因治疗提供了可行方案。此外，ARBITER方法还有助于深入理解非编码序列与转录因子的调控关系，为人类发育与疾病研究打开了新窗口。

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