Adult-onset hearing loss (AHL)- включая presbycusis-вызванный дегенерацией наружных волосковых клеток (OHC) является наиболее распространенным сенсорным нарушением.
Потеря слуха является наиболее широко встречающимся сенсорным нарушением1-3, которое затрагивает 466 миллионов людей или приблизительно 6.1% от всего населения (World Health Organization, 2018; https://www.who.int/pbd/deafness/estimates). Риск нарушения слуха увеличивается с возрастом и растет количество индивидов с потерей слуха у взрослых (AHL) , он увеличивается каждую декаду; напр., приблизительно 60% индивидов в возрасте 70-79 лет страдают от потери слуха для звуков в диапазоне ~ 25 dB3. В 2020, 56% индивидов старше 70 лет будут переживать AHL; более того, эта пропорция будет возрастать до 67% к 20604. AHL может возникать в результате многих факторов риска (генетических и внешне-средовых)5. Воздействие акустических шумов в течение всей жизни часто является первичной причиной потери слуха с возрастом6. Более того, альтерации в генах, кодирующих калиевые каналы, расположенные в слуховой улитке-главном компоненте, связанным с возникновением AHL-могут влиять на индивидуальную чувствительность к воздействию шумов7,8. Ведущей причиной AHL является дегенерация OHCs, час то запускаемая за счет уязвимости к воздействию шумов6,9. В этом отношении функциональное восстановление OHCs обязательно для предупреждения и лечения AHL. Технология геномного редактирования, включая Cas9 нуклеазы, редакторы оснований и prime редакторы, появились в качестве инструментов лоя лечения генетических дефектов, ответственных за разные болезни10,11. В частности, Cas9 нуклеазы являются эффективными и пригодными для разрушения доминантно-негативных аллелей, тогда как редакторы оснований и prime редакторы в принципе используются для восстановления рецессивных мутаций, вызывающих потерю функции. С тех пор замещение генов или замалчивание генов при потере слуха были исследованы не нескольких модельных мышах12-19, in vivo редактирование генов наталкивается на множество препятствий терапии, включая выбор подходящего транспортного средства и пути доставки для редактирования генов среди 4 систем20,21. Ранее редактирование генов in vivo с помощью Cas9 нуклеазы или редактора оснований были исследованы на мышах с вариантами гена transmembrane channel-like 1 gene (Tmc1), чтобы восстанавливать слух22- 24. Однако, предыдущие техники in vivo редактирования генов не обеспечивали достаточную величину трансдукции в OHCs; поэтому редактирование генов in vivo нуждалось в дальнейшей оптимизации перед его использованием в клинике25. В данном исследовании сделана попытка использовать редактирование генов in vivo для лечения AHL путем воздействия на дегенерацию OHC с использованием вновь полученных модельных мышей с доминантно-негативным эффектом у missense мутации (p.W276S) в voltage-gated potassium channel subfamily Q member 4 gene (Kcnq4). Более того, мы тщательно оптимизировали эффективность, безопасность и маршруты доставки Cas9 нуклеазы, чтобы улучшить in vivo геномное редактирование для лечения AHL.
Мы установили, что in vivo редактирование генов, с использованием двойных адено-ассоциируемых вирусных векторов, упакованных в OHCs, вводимых через мембрану круглого окна, улучшает функцию слуха. Мы разработали новую технику получения изображений живых клеток, чтобы измерять мембранный потенциал OHCs и продемонстрировали, что наш подход дает более гипер-поляризованное устойчивое состояние OHCs, указывая тем самым на повышение активности KCNQ4 канала. Эти находки могут помочь разработать технику терапии для AHL.