การสูญเสียการได้ยิน (HL) เป็นโรคความพิการทางประสาทสัมผัสที่พบบ่อยที่สุดในมนุษย์ในประเทศที่พัฒนาแล้ว ประมาณ 80% ของกรณีหูหนวกก่อนภาษาในเด็กเกิดจากปัจจัยทางพันธุกรรมที่พบบ่อยที่สุดคือความบกพร่องของยีนเดี่ยว (ดังแสดงในรูปที่ 1) การกลายพันธุ์ของยีน 124 ยีนพบว่าเกี่ยวข้องกับการสูญเสียการได้ยินแบบไม่แสดงอาการในมนุษย์ ส่วนที่เหลือเกิดจากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมประสาทหูเทียม (อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใส่ไว้ในหูชั้นในที่กระตุ้นไฟฟ้าโดยตรงไปยังประสาทหู) เป็นทางเลือกที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในการรักษาภาวะ HL ที่รุนแรง ในขณะที่เครื่องช่วยฟัง (อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ภายนอกที่แปลงและขยายคลื่นเสียง) สามารถช่วยผู้ป่วยที่มี HL ปานกลางได้อย่างไรก็ตาม ขณะนี้ยังไม่มียาที่ใช้รักษากรรมพันธุ์ HL (GHL) ได้ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การบำบัดด้วยยีนได้รับความสนใจเพิ่มขึ้นเนื่องจากเป็นแนวทางในการรักษาความผิดปกติของหูชั้นใน

รูปที่ 1การแพร่กระจายของประเภทการเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับหูหนวก[1]

เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักวิทยาศาสตร์จาก Salk Institute และ University of Sheffield ได้ตีพิมพ์ผลงานวิจัยเรื่อง Molecular Therapy – Methods & Clinical Development [2] ซึ่งแสดงให้เห็นถึงแนวโน้มการประยุกต์ใช้ในวงกว้างสำหรับการบำบัดด้วยยีนในร่างกายของคนหูหนวกโดยกำเนิดUri Manor ผู้ช่วยศาสตราจารย์วิจัยที่ Salk Institute และผู้อำนวยการ Waitt Center for Advanced Biophotonics กล่าวว่าเขาเกิดมาพร้อมกับการสูญเสียการได้ยินอย่างรุนแรง และรู้สึกว่าการได้ฟื้นฟูการได้ยินจะเป็นของขวัญที่วิเศษงานวิจัยก่อนหน้านี้ของเขาพบว่า Eps8 เป็นโปรตีนควบคุมแอคตินที่มีกิจกรรมการจับและปิดแอคตินในเซลล์ขนของประสาทหูเทียม คอมเพล็กซ์โปรตีนที่เกิดจาก Eps8 ที่มี MYO15A, WHIRLIN, GPSM2 และ GNAI3 ส่วนใหญ่มีอยู่ในส่วนปลายของ stereocilia ยาว ซึ่งร่วมกับ MYO15A แปล BAIAP2L2 ที่ส่วนปลายของ stereocilia ที่สั้นกว่า จำเป็นสำหรับการบำรุงรักษามัดผมดังนั้น Eps8 จึงสามารถควบคุมความยาวของ stereocilia ของเซลล์ขน ซึ่งจำเป็นต่อการทำงานของการได้ยินตามปกติการลบหรือการกลายพันธุ์ของ Eps8 จะทำให้ stereocilia สั้น ซึ่งทำให้ไม่สามารถแปลงเสียงเป็นสัญญาณไฟฟ้าสำหรับการรับรู้ของสมองได้อย่างถูกต้อง ซึ่งจะนำไปสู่การหูหนวก.ในขณะเดียวกัน Walter Marcotti ผู้ทำงานร่วมกันซึ่งเป็นศาสตราจารย์แห่งมหาวิทยาลัย Sheffield พบว่าเซลล์ขนไม่สามารถพัฒนาได้ตามปกติหากไม่มี Eps8ในการศึกษานี้ Manor และ Marcotti ร่วมมือกันเพื่อตรวจสอบว่าการเพิ่ม Eps8 ลงในเซลล์ stereociliary สามารถฟื้นฟูการทำงานของมันได้หรือไม่ และในทางกลับกัน ปรับปรุงการได้ยินของหนูทีมวิจัยใช้เวกเตอร์ไวรัสที่เกี่ยวข้องกับอะดีโน (AAV) Anc80L65 เพื่อส่งลำดับการเข้ารหัสที่มี EPS8 ชนิดไวด์เข้าไปในคอเคลียของหนูแรกเกิด Eps8-/- P1-P2 โดยการฉีดเมมเบรนรอบหน้าต่างในเซลล์ขนประสาทหูของหนู การทำงานของ stereocilia ได้รับการซ่อมแซมก่อนที่จะเจริญเต็มที่และเอฟเฟกต์การซ่อมแซมนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยเทคโนโลยีการถ่ายภาพและการวัด stereociliaผลการวิจัยพบว่า Eps8 เพิ่มความยาวของ stereocilia และฟื้นฟูการทำงานของเซลล์ขนในเซลล์ความถี่ต่ำพวกเขายังพบว่าเมื่อเวลาผ่านไป เซลล์ดูเหมือนจะสูญเสียความสามารถในการได้รับการช่วยเหลือจากการบำบัดด้วยยีนนี้ความหมายคือการรักษานี้อาจต้องดำเนินการตั้งแต่ในครรภ์ เนื่องจากเซลล์ขน Eps8-/- อาจเจริญเต็มที่หรือมีความเสียหายสะสมเกินกว่าจะซ่อมแซมได้หลังจากที่หนูเกิดมา“Eps8 เป็นโปรตีนที่มีหน้าที่แตกต่างกันมากมาย และยังมีอีกมากให้สำรวจ” Manor กล่าวการวิจัยในอนาคตจะรวมถึงการตรวจสอบผลของการบำบัดด้วยยีน Eps8 ในการฟื้นฟูการได้ยินในระยะพัฒนาการต่างๆ และเป็นไปได้หรือไม่ที่จะยืดโอกาสในการรักษาโดยบังเอิญ ในเดือนพฤศจิกายน 2020 ศาสตราจารย์ KarenB Avraham แห่งมหาวิทยาลัยเทลอาวีฟในอิสราเอลได้เผยแพร่ผลงานของเขาในวารสาร EMBO Molecular Medicine [3] โดยใช้เทคโนโลยีการบำบัดด้วยยีนที่เป็นนวัตกรรมใหม่เพื่อสร้างไวรัส AAV9-PHP สังเคราะห์ที่เกี่ยวข้องกับอะดีโนที่ไม่เป็นอันตรายB, ข้อบกพร่องของยีนในเซลล์ขนของหนู Syne4-/- ได้รับการซ่อมแซมโดยการฉีดไวรัสที่มีลำดับการเข้ารหัสของ Syne4 เข้าไปในหูชั้นในของหนู ทำให้มันสามารถเข้าไปในเซลล์ขนและปล่อยสารพันธุกรรมที่นำพามา ทำให้พวกมันโตเต็มที่และทำงานได้ตามปกติ (ดังรูปที่ 2)

รูปที่ 2แผนผังแสดงกายวิภาคของหูชั้นใน โดยเน้นที่ออร์แกนของ Corti และการทำงานของเซลล์ของ nesprin-4

จะเห็นได้ว่าการใช้ยีนบำบัดเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการรักษาโรคทางพันธุกรรมในระดับยีนโดยการใส่ ถอด หรือแก้ไขยีนกลายพันธุ์ใดๆ เพื่อการรักษา (คือการควบคุมการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในโรค) มีผลทางคลินิกสูงโอกาสในการสมัครวิธีการบำบัดด้วยยีนในปัจจุบันสำหรับอาการหูหนวกบกพร่องทางพันธุกรรมสามารถแบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้:

การแทนที่ของยีน

การแทนที่ยีนเป็นรูปแบบหนึ่งของการบำบัดด้วยยีนที่ "ตรงไปตรงมา" ที่สุด โดยพิจารณาจากการระบุและแทนที่ยีนที่บกพร่องด้วยสำเนาของยีนปกติหรือป่าการศึกษาการบำบัดด้วยยีนหูชั้นในที่ประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรกสำหรับการสูญเสียการได้ยินที่เกิดจากการลบยีน vesicular glutamate transporter 3 (VGLUT3)การนำส่ง VGLUT3 จากภายนอกโดยใช้ AAV1 มากเกินไปในเซลล์ขนในหูชั้นใน (IHCs) อาจส่งผลให้เกิดการฟื้นตัวของการได้ยินอย่างต่อเนื่อง การฟื้นตัวทางสัณฐานวิทยาของซินแนปติกแบบริบบิ้นบางส่วน และการตอบสนองแบบชักกระตุก [4]อย่างไรก็ตาม ในตัวอย่างซึ่งรวมถึงการแทนที่ของยีนที่ส่งมอบ AAV สองครั้งที่อธิบายไว้ในบทนำข้างต้น สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าแบบจำลองของเมาส์ที่ใช้สำหรับความผิดปกติของการสูญเสียการได้ยินโดยกรรมพันธุ์แบบลบยีนบางประเภทนั้นแตกต่างทางโลกชั่วคราวจากมนุษย์ และในหนู P1 นั้น หูชั้นในอยู่ในขั้นเต็มที่ของการพัฒนาในทางตรงกันข้าม มนุษย์เกิดมาพร้อมกับหูชั้นในที่โตเต็มที่ความแตกต่างนี้ป้องกันความเป็นไปได้ของการนำผลลัพธ์ของเมาส์ไปใช้ในการรักษาโรคหูหนวกโดยกรรมพันธุ์ของมนุษย์ เว้นแต่จะมีการส่งมอบยีนบำบัดไปยังหูของเมาส์ที่โตเต็มที่

การตัดต่อยีน: CRISPR/Cas9

เมื่อเปรียบเทียบกับ “การแทนที่ยีน” แล้ว การพัฒนาเทคโนโลยีการตัดต่อยีนได้นำมาซึ่งจุดเริ่มต้นของการรักษาโรคทางพันธุกรรมจากรากเหง้าที่สำคัญ วิธีการแก้ไขยีนช่วยชดเชยข้อบกพร่องของวิธีการบำบัดด้วยยีนที่แสดงออกมากเกินไปแบบดั้งเดิมซึ่งไม่เหมาะสำหรับโรคหูหนวกที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรม และปัญหาที่วิธีการแสดงออกมากเกินไปอยู่ได้ไม่นานหลังจากนักวิจัยชาวจีนทดลองอัลลีลกลายพันธุ์ Myo6C442Y ในหนู Myo6WT/C442Y อย่างเจาะจงโดยใช้ระบบตัดต่อยีน AAV-SaCas9-KKH-Myo6-g2 และภายใน 5 เดือนหลังการแก้ไขในเวลาเดียวกัน สังเกตได้ว่าอัตราการรอดชีวิตของเซลล์ขนในหูชั้นในดีขึ้น รูปร่างของตาเป็นปกติ และตัวบ่งชี้ทางสรีรวิทยาไฟฟ้าได้รับการแก้ไข [5]นี่เป็นการศึกษาครั้งแรกในโลกที่ใช้เทคโนโลยี CRISPR/Cas9 ในการรักษาอาการหูหนวกโดยกำเนิดที่เกิดจากการกลายพันธุ์ของยีน Myo6 และเป็นความก้าวหน้าทางการวิจัยที่สำคัญของเทคโนโลยีการตัดต่อยีนสำหรับการรักษาอาการหูหนวกจากกรรมพันธุ์การแปลทางคลินิกของการรักษาเป็นพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์ที่มั่นคง

วิธีการส่งมอบยีนบำบัด

เพื่อให้ยีนบำบัดประสบความสำเร็จ โมเลกุล DNA เปล่าไม่สามารถเจาะเซลล์ได้อย่างมีประสิทธิภาพเนื่องจากความชอบน้ำและประจุลบของกลุ่มฟอสเฟต และเพื่อให้แน่ใจว่าโมเลกุลของกรดนิวคลีอิกเสริมมีความสมบูรณ์ จะต้องเลือกวิธีที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพDNA ที่เสริมจะถูกส่งไปยังเซลล์หรือเนื้อเยื่อเป้าหมายAAV ถูกใช้อย่างแพร่หลายในฐานะเครื่องมือนำส่งสำหรับการรักษาโรค เนื่องจากมีผลในการติดเชื้อสูง มีภูมิคุ้มกันต่ำ และเกิดภาวะทรอปิซึมในวงกว้างต่อเนื้อเยื่อประเภทต่างๆในปัจจุบัน งานวิจัยจำนวนมากได้ระบุค่าความทรหดของชนิดย่อยต่างๆ ของ AAV ที่สัมพันธ์กับเซลล์ชนิดต่างๆ ในคอเคลียของหนูการใช้ลักษณะการนำส่ง AAV ร่วมกับโปรโมเตอร์เฉพาะเซลล์สามารถบรรลุการแสดงออกเฉพาะเซลล์ ซึ่งสามารถลดผลกระทบนอกเป้าหมายได้นอกจากนี้ เพื่อเป็นทางเลือกแทนเวกเตอร์ AAV แบบดั้งเดิม เวคเตอร์ AAV สังเคราะห์ใหม่ได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องและแสดงความสามารถในการถ่ายทอดที่เหนือกว่าในหูชั้นใน ซึ่ง AAV2/Anc80L65 ถูกใช้อย่างแพร่หลายที่สุดวิธีการนำส่งโดยไม่ใช้ไวรัสสามารถแบ่งออกได้อีกเป็นวิธีการทางกายภาพ (การฉีดด้วยไมโครอิเล็กโทรโพเรชันและอิเล็กโทรโพเรชัน) และวิธีการทางเคมี (อนุภาคนาโนที่ใช้ไขมัน โพลิเมอร์ และทองคำ)ทั้งสองวิธีถูกนำมาใช้ในการรักษาโรคหูหนวกจากกรรมพันธุ์และมีข้อดีและข้อจำกัดที่แตกต่างกันนอกเหนือจากพาหะนำส่งสำหรับยีนบำบัดในฐานะพาหะนำ วิธีการที่แตกต่างกันสำหรับการบริหารให้ยีน ภายในร่างกาย สามารถถูกใช้ตามชนิดเซลล์เป้าหมาย เส้นทางของการบริหารให้ และประสิทธิภาพทางการรักษาที่แตกต่างกันโครงสร้างที่ซับซ้อนของหูชั้นในทำให้ยากต่อการเข้าถึงเซลล์เป้าหมาย และการกระจายตัวของสารแก้ไขจีโนมทำได้ช้าเขาวงกตเมมเบรนตั้งอยู่ภายในเขาวงกตกระดูกของกระดูกขมับและรวมถึงท่อประสาทหู ท่อครึ่งวงกลม ยูทริเคิล และบอลลูนการแยกตัวโดยสัมพัทธ์ การไหลเวียนของน้ำเหลืองที่น้อยที่สุด และการแยกออกจากเลือดโดยสิ่งกีดขวางทางวงกตเลือดจำกัดการส่งมอบการรักษาอย่างเป็นระบบต่อหนูแรกเกิดเท่านั้นเพื่อให้ได้ระดับไวรัสที่เหมาะสมสำหรับการบำบัดด้วยยีน จำเป็นต้องฉีดพาหะของไวรัสเฉพาะที่เข้าไปในหูชั้นในโดยตรงเส้นทางการฉีดที่กำหนดไว้ ได้แก่ [6]: (1) round window membrane (RWM), (2) tracheostomy, (3) endolymphatic หรือ perilymphatic cochleostomy, (4) round window membrane plus Tube fenestration (CF) (ดังรูปที่ 3)

รูปที่ 3การส่งมอบหูชั้นในของการบำบัดด้วยยีน

แม้ว่าจะมีความก้าวหน้ามากมายในการบำบัดด้วยยีน โดยอิงตามเป้าหมายการแปลทางคลินิก แต่จำเป็นต้องทำงานมากขึ้นก่อนที่ยีนบำบัดจะกลายเป็นตัวเลือกการรักษาลำดับแรกสำหรับผู้ป่วยโรคทางพันธุกรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการพัฒนาพาหะนำโรคและวิธีการนำส่งที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพแต่เราเชื่อว่าในอนาคตอันใกล้ การรักษาประเภทนี้จะกลายเป็นหลักในการบำบัดเฉพาะบุคคล และจะส่งผลกระทบเชิงบวกอย่างมากต่อชีวิตผู้ที่มีความผิดปกติทางพันธุกรรมและครอบครัวของพวกเขา

Foregene ยังได้เปิดตัวชุดตรวจคัดกรองปริมาณงานสูงสำหรับยีนเป้าหมาย ซึ่งรวดเร็วและสามารถทำการถอดรหัสแบบย้อนกลับและปฏิกิริยา qPCR โดยไม่ต้องสกัด RNA

ลิงค์สินค้า

ชุด Cell Direct RT-qPCR—Taqman/SYBR GREEN I

สอบถามข้อมูลผลิตภัณฑ์เพิ่มเติมได้ที่:

overseas@foregene.com