通过一次局部注射腺相关病毒(AAV)载体,部分携带OTOF基因突变的常染色体隐性遗传耳聋9型(DFNB9)儿童的听力得到了显著恢复。这项研究有力地支持了基因疗法在治疗人类听力损伤方面的安全性与有效性。现有证据表明,耳朵与大脑之间可能存在双向液体交换,因此如何优化内窥镜和经乳突注射技术以降低耳蜗基因治疗的副作用,成为当前研究的重要方向。新型AAV衣壳和基因编辑技术在动物模型实验中获得成功,期待进一步增强耳蜗靶向性。本文将总结耳蜗基因疗法的新进展,探讨新策略在现有和未来的临床试验中的转化潜力,并分析其在人类应用中仍需解决的关键问题。
人工耳蜗植入物一直被视为帮助重度听力损失患者的重要技术,然而其实际效果并不理想,约五分之一的植入者对结果表示不满意,并且随着年龄增长,语言理解能力的恢复成功率下降。导致这些差异的原因尚不明确,可能涉及多个因素,包括信号处理策略、耳蜗内电极定位、手术方法以及患者的遗传背景等。即使在效果最佳的个体中,人工耳蜗也难以完全恢复自然听力质量,常常导致频率分辨率下降,且愈发难以感知声音情感及识别说话者,从而增加了理解语言所需的认知负担。
近年来,基因治疗领域的发展为听觉的临床研究提供了越来越多的前瞻性证据。在美国、欧洲和中国,相继启动了一系列针对由OTOF基因突变引起的DFNB9型遗传性耳聋的首次人体试验(例如ChiCTR2200063181和ClinicalTrialsgov注册号NCT05788536、NCT05821959、NCT05901480、NCT06370351)。2024年1月,复旦大学附属耳鼻喉科医院的舒易来教授及其团队在《柳叶刀》上发表了第一个确认OTOF基因疗法安全性及有效性的先天性耳聋基因治疗临床试验结果。在六名因OTOF基因双等位突变而显著听力受损的儿童中,五名的听力有了明显改善,听力阈值恢复至38-50分贝,并在术后26周内维持稳定。这些孩子的语言感知能力也得到了提升。
鉴于otoferlin基因的cDNA长度超过了单个AAV的递送容量(编码序列为35-4kb,加上1-15kb的启动子和调控元件),研究人员采用了分段cDNA并通过两个AAV载体分别递送的策略,这一方法最初应用于Usher综合征1B型的基因治疗。目前,结合AAV2/1(配合毛细胞特异性启动子)与AAV2/Anc80L65的双AAV递送策略已完成临床前测试,结果显示这两种AAV衣壳均能有效转导不同物种中的内毛细胞,即听觉系统的感受器。
在基因递送的临床前研究中,常常选择新生啮齿动物(如小鼠)作为实验模型,因为其耳蜗尚未完全成熟,手术创伤小,操作难度低。以小鼠为例,其听觉功能通常在出生后12至14天渐趋成熟。而未成年或成年动物更贴近人类新生儿或儿童的耳蜗生理状态,因为人类胎儿的听觉功能在孕19至20周时开始发育。近期的研究成功在未成年或成年小鼠中实现了基因治疗的递送。局部注射作为内耳基因疗法的主要给药方式,得益于血迷路屏障的存在,使内耳呈现“免疫豁免”特性,能够在内耳液体中维持高浓度的治疗载体,并降低可能带来的副作用风险。
针对耳蜗的局部基因递送方式主要有四种外科手术途径:(1)后半规管注射;(2)前庭囊注射;(3)圆窗膜注射;(4)更具侵入性的鼓室造瘘术。然而,单一的方法可能引发复杂的不良反应,增加基因疗法的临床转化挑战。例如,在注射过程中未经过骨架开窗可能导致内耳液体过压,进而导致病毒载体逃逸至脑部结构并通过脑脊液传播。结合开窗技术的RWM注射可以更有效释放压力,实现病毒载体的均匀分布。基于大量的临床前研究成果,临床试验逐步优化了递送方法,例如在外侧半规管开窗及结合卵圆窗开窗处理,以减轻内耳液体的压力。
值得注意的是,在多项研究中发现,注射AAV载体后,未注射的对侧耳朵也出现基因转导现象,提示耳蜗与脑脊液之间可能存在液体转移的通路,而AAV载体在非人灵长类动物(NHP)及人类中是否同样通过耳蜗水管(CA)向脑脊液传播还存在争议。尽管在实验中观察到小鼠的中枢神经系统存在基因转导,但在猕猴实验中表现不显著,说明NHP的AAV载体转导机制尚待进一步的验证。近期的研究显示,通过脑室内注射AAV载体可以实现耳蜗转导,这进一步证明了在NHP中耳蜗与大脑之间确实存在液体交流的可能性。
尽管目前针对耳蜗基因递送的脱靶效应和潜在副作用的研究较为匮乏,一些实验表明通过脑脊液递送基因存在不可忽视的风险,可能影响耳蜗以外的其他组织。尽管如此,针对NHP的研究显示,基因疗法在耳蜗的应用仍然具备有效性。研究者应利用AAV载体推导出进一步的安全性评估和组织特异性表达,尤其是考虑CSF递送途径时。尊龙凯时人生就博提供一站式的基因合成与载体构建解决方案,帮助耳聋疾病的基因治疗研究,助力研究人员在NHP的实验中降低安全风险,提高实验疗效,获取更可靠的研究数据。
总结来看,虽然许多基因在耳蜗发育中起着重要作用,但通过病毒载体在出生后补充基因功能不一定能恢复正常听力。尽管先天性听力损失中的单一基因因素占比超过一半,但成年人的听力损失主要受到环境因素的影响。因此,单一的基因疗法可能无法解决所有患者的问题。未来的发展将更多地侧重于基因疗法与人工耳蜗技术的结合,为听力损失患者提供更全面和精准的治疗选择。尊龙凯时人生就博期待通过基因疗法与人工耳蜗技术的融合,提升耳鼻喉科个性化治疗的整体方案。