目前基因突变引起耳聋治疗大多使用人工耳蜗等物理方法，至今还没有临床可用的药物。因此开发遗传性耳聋的生物学治疗方法有重要意义。腺相关病毒(adeno-associated virus，AAV)药物是目前临床上进行基因治疗的首选方式。一些AAV介导的基因治疗研究已经针对OTOF基因开展。OTOF基因编码区的长度是6kb，超过AAV的包装极限(约4.7kb)。研究人员将Otoferlin基因的5’端和3’端分别构建进两个不同的重组AAV载体，利用DNA重组或蛋白质剪接的方式能够实现成年小鼠毛细胞中OTOFERLIN蛋白的表达，从而恢复敲除或点突变小鼠听力。尽管如此，已报道的这些策略的治疗效果差别很大，而且没有长期治疗效果和药物安全性的观察。因此，开发翔实的OTOF成药策略，是实现OTOF基因治疗临床转化的基础。
2023年11月28日，柴人杰教授课题组与王秋菊教授、陆玲教授、孙珊研究员课题组合作在Advanced Science上在线发表题为 Pre-clinical efficacy and safety evaluation of AAV-OTOF in DFNB9 mouse model and non-human primate 的研究论文。在该项研究中，研究人员对AAV-OTOF基因替代治疗药品在小鼠和食蟹猴中进行了系统性研究，包括AAV载体策略，药品药效和药品安全性等，开发了适应于DFNB79听力损失患者的基因治疗策略。
AAV基因治疗药物包括两部分，衣壳蛋白和基因组。衣壳蛋白决定了AAV的转导特性，基因组决定了外源转基因OTOF在细胞的表达能力和表达安全性。通过细胞生物学、分子生物学和生化分析，研究人员利用体外和小鼠体内实验明确定了进行药效研究的最佳OTOF切分位点、AAV血清型和驱动外源OTOF在毛细胞中特异表达的启动子。基于此，研究人员在Otof点突变成年小鼠上进行了OTOF-N和OTOF-C两种AAV病毒拼接的药效研究，包括双AAV载体的比例、剂量与短期和长期药效的关系，明确了这一基因治疗策略能够长期有效恢复Otof点突变成年鼠的听力，且不引起正常成年小鼠的听力功能，也不具有全身独行，提示其良好的生物安全性。更为重要的是，该研究建立了一种无听力损伤的内耳AAV传递的手术方法，并验证了AAV载体在食蟹猴内毛细胞中的表达活性。同时，在非人灵长类动物(NHPs)中初步验证了AAV-OTOF基因治疗的安全性，为未来DFNB9患者的基因治疗提供了AAV剂量和药物传递途径的重要数据。
综上所述，本研究对双载体递送OTOF进行基因治疗的多方面进行了优化，得到一个在成年鼠有良好疗效的药物设计策略，并在整合正常小鼠和食蟹猴中验证了其生物安全性，为后续人体试验提供了系统性的比较，其有效性和安全性数据为临床研究奠定了基础。
图1：OTOF基因治疗策略的开发、有效性和安全性验证示意图
东南大学附属中大医院的柴人杰教授、解放军总医院耳鼻咽喉头颈外科医学部耳鼻咽喉内科主任王秋菊教授、南京大学附属鼓楼医院耳鼻咽喉头颈外科陆玲主任和复旦大学附属耳鼻喉科医院孙珊研究员为为文章的共同通讯作者。东南大学附属中大医院齐洁玉“至善”博士后、张李燕博士后和谈方志副研究员为文章的的并列第一作者。
资料来源
1.公众号BioArtMED
https://mp.weixin.qq.com/s/x5xD1OBjwzClnja7uIsUiA