Мышам восстановили слух с помощью двойной векторной системы

Около 16% генетически обусловленных случаев глухоты связаны с мутациями в гене STRC. Стереоцилин, кодируемый геном STRC, — это структурный белок наружных волосковых клеток внутреннего уха. Геномные перестройки, делеции или патогенные однонуклеотидные замены в гене STRC приводят к формированию нефункционального стереоцилина, который не может обеспечивать передачу сигнала. Ученые из Бостонской детской больницы, филиала Гарвардской медицинской школы, разработали генную терапию, нацеленную на восстановление функции гена STRC. Они использовали аденоассоциированные вирусы в качестве векторов и продемонстрировали эффективность терапии на модельных мышах.

Прежде всего авторы оценили распространенность мутаций в гене STRC в популяции. Среди 1256 детей без нарушений слуха у 22 (1,8%) были обнаружены патогенные мутации в STRC в гетерозиготном состоянии. У 16 была обнаружена частичная или полная делеция гена, и у шести — патогенные однонуклеотидные замены. Если экстраполировать эти данные на мировую популяцию, то около 2,3 миллиона человек имеют в геноме патогенные мутации STRC в гомозиготном состоянии.

Проблема, с которой столкнулись исследователи при разработке генной терапии, — это большой размер гена STRC. Его кодирующая последовательность представлена 5430 нуклеотидами, в то время как емкость аденоассоциированного вируса составляет не более 4700 нуклеотидов. Для доставки ген был расщеплен на две части, каждая из которых доставлялась в отдельном векторе. Чтобы последовательность белка могла быть восстановлена в клетке, к N- и C-концевым участкам гена были добавлены последовательности N- и C-интеинов. Кроме того, оказалось необходимым добавить к каждому из двух участков белка сигнальную последовательность для его правильной локализации.

С помощью системы CRISPR-Cas9 были получены модельные мыши с делецией в гене STRC, у которых не экспрессировался функциональный стереоцилин. У мышей, которые получили генную терапию, показали нормальные экспрессию и локализацию стереоцилина примерно в 60% пучков наружных волосковых клеток.

Тесты на кохлеарную амплификацию и слуховую чувствительность показали, что у 50% мышей, получивших терапию, восстановился слух. У тех мышей, у которых восстановления слуха не произошло, STRC экспрессировался на низком уровне. Это может быть связано с инъекцией мимо цели, низкой трансдукцией вируса или неэффективной белковой рекомбинацией, считают авторы.

В новой работе генную терапию проводили у мышей в первую неделю после рождения, и еще предстоит выяснить, возможна ли такая терапия в более позднем возрасте. Авторы считают, что основной проблемой будут технические сложности при целевой доставке векторов путем инъекции.