Используя новую форму генной терапии, ученым из Гарвардской медицинской школы и Массачусетской больницы общего профиля удалось восстановить частичный слух и равновесие у мышей, рожденных с генетическим заболеванием, которое влияет на оба вида.
Новая модель преодолевает давний барьер для доступа к волосковым клеткам, чувствительным датчикам во внутреннем ухе, которые улавливают звук и движения головы и преобразуют их в нейронные сигналы для слуха и баланса. Известно, что эти клетки трудно лечить с помощью предыдущих методов доставки генов.
Выводы команды, опубликованные в февральском выпуске Molecular Therapy, показывают, что лечение приводит к заметному улучшению слуха и позволяет мышам, которые обычно были бы полностью глухими, слышать эквивалент громкого разговора. Такой подход также улучшил чувство равновесия у животных.
Сопроводительный комментарий к исследованию опубликован в том же номере.
Исследователи предупреждают, что до использования этого подхода у людей еще несколько лет, но генная терапия обещает восстановить слух у людей с несколькими формами как генетической, так и приобретенной глухоты. По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний, около 30 миллионов американцев страдают от потери слуха, и каждый год примерно один из 1000 детей рождается с нарушением слуха.
В своем стремлении восстановить слух с помощью генной терапии ученые давно искали способы улучшить доставку генов в волосковые клетки. Предыдущие подходы были лишь незначительно эффективными, поскольку они касались одного набора волосковых клеток во внутреннем ухе, но другое подмножество, столь же важное для слуха, оставалось в основном непроницаемым.
"Чтобы лечить большинство форм потери слуха, нам нужно найти механизм доставки, который работает для всех типов волосковых клеток," сказал нейробиолог Дэвид Кори, со-старший исследователь исследования и профессор трансляционной медицины Бертарелли в HMS.
Для этого исследователи использовали общий аденоассоциированный вирус (AAV). Вирус уже использовался в качестве средства доставки генов при заболеваниях сетчатки, но до сих пор оказался гораздо менее эффективным в проникновении в волосковые клетки.
Чтобы перенести AAV как носитель гена во внутреннее ухо, команда использовала форму вируса, обернутую в защитные пузыри, называемые экзосомами. Этот подход недавно разработал соисследователь Кейси Магуайр, доцент кафедры неврологии в Массачусетсе. и Ксандра Брекфилд, профессор неврологии в Массачусетском университете.
Магуайр и его коллеги вырастили обычный вирус AAV внутри клеток. Эти клетки естественным образом отпочковываются от экзосом – крошечных пузырьков, состоящих из клеточной мембраны, – которые переносят вирус внутри себя. Мембрана, окружающая вирус, покрыта белками, которые связываются с рецепторами клеток. Это, по словам Магуайра, может быть причиной того, что форма AAV или экзо-AAV в пузырчатой упаковке легче связывается с поверхностями волосковых клеток и проникает в них более эффективно.
"В отличие от текущих подходов в этой области, мы не меняли и не модифицировали напрямую вирус. Вместо этого мы предоставили ему транспортное средство для передвижения, что сделало его более способным перемещаться по местности внутри внутреннего уха и получать доступ к ранее устойчивым клеткам," сказал Магуайр, который также является соавтором исследования.
Исследователи отметили, что в экспериментах с лабораторной посудой экзо-AAV успешно проник в 50-60% волосковых клеток. Напротив, один только AAV достиг всего 20 процентов волосковых клеток.
Чтобы проверить этот подход на живых животных, исследователи работали с мышами, рожденными без гена, важного для функции волосковых клеток. Такие животные обычно не слышат даже самых громких звуков и плохо удерживают равновесие.
Исследователи Бенс Дьёрдь и Сирил Сейдж, первые авторы исследования, вводили exo-AAV с предварительно загруженным недостающим геном во внутреннее ухо детенышей мыши вскоре после рождения.
Тесты после лечения показали, что ген проникает в от 30 до 70 процентов волосковых клеток, достигая как внутренних, так и внешних волосковых клеток.
Через месяц после лечения у девяти из 12 мышей был восстановлен некоторый уровень слуха, и их можно было напугать громким хлопком – стандартным поведенческим тестом на слух. Четверо могли слышать звуки интенсивностью от 70 до 80 децибел, что примерно соответствует разговору в шумном ресторане.
Поскольку волосковые клетки также имеют решающее значение для чувства баланса, у мышей с поврежденными или отсутствующими волосковыми клетками наблюдаются нарушения баланса. У обработанных мышей заметно улучшился баланс по сравнению с их необработанными аналогами, они показали гораздо меньше покачиваний головой или бега по кругу, что является маркером нестабильности или дезориентации.
Теперь команда планирует улучшить свою технику доставки генов в попытке достичь еще большей доли волосковых клеток. Ученые протестируют этот подход при других формах глухоты, включая состояния, вызывающие как глухоту, так и слепоту.