Terapia genowa od dawna była sugerowana jako potencjalna metoda leczenia genetycznego ubytku słuchu, ale sukces w tej dziedzinie pozostał nieuchwytny1. Do tej pory dominowały metodologie oparte na wirusach ze względu na teoretyczną zdolność do celowania w określone typy komórek w stosunkowo niedostępnym ślimaku. Zarówno adenowirus (AV), jak i wirus związany z adenowirusem (AAV) były wykorzystywane do dostarczania genów ślimakowych. AAV są korzystne w ślimaku z wielu powodów. Są to wirusy z niedoborem replikacji i mogą skutecznie przenosić cząsteczki transgeniczne do różnych typów komórek, w tym neuronów, które są ważnym celem dla wielu przyczyn ubytku słuchu. Wnikanie AAV do komórki odbywa się za pośrednictwem specyficznych receptorów2; W związku z tym wybór konkretnego serotypu musi być zgodny z typami komórek, które mają być transdukowane. AAV mogą skutecznie transfekować komórki rzęsate3 i włączać się do genomu gospodarza, co skutkuje stabilną, długotrwałą ekspresją białka transgenicznego i zmianą fenotypową w komórce4. Chociaż niekoniecznie jest to korzystne w przypadku krótkoterminowych zastosowań, takich jak regeneracja komórek rzęsatych, długoterminowa ekspresja jest bardzo ważna dla stabilnego ratowania wad genetycznych. Ponieważ AAV nie są związane z żadną chorobą ani infekcją u ludzi i nie wykazują ototoksyczności5,6,7, są idealnym kandydatem do stosowania w terapii genowej w dziedzicznych formach ubytku słuchu8.
Transfer egzogennego materiału genetycznego do ucha wewnętrznego ssaków za pomocą wektorów wirusowych był badany w ciągu ostatniej dekady i wyłania się jako obiecująca technika leczenia zarówno genetycznych, jak i nabytych form ubytku słuchu9. Ślimak jest potencjalnie idealnym celem terapii genowej z kilku powodów: 1) jego mała objętość wymaga ograniczonej ilości potrzebnego wirusa; 2) jego względna izolacja od innych układów narządów ogranicza skutki uboczne; oraz 3) jego wypełnione płynem komory ułatwiają dostarczanie wirusa w całym labiryncie 10,11,12,13,14,15.
Mysie modele wrodzonej głuchoty pozwalają na wykorzystanie wielu metod badawczych do monitorowania rozwoju ucha wewnętrznego w systematyczny, powtarzalny sposób. Chociaż mały rozmiar ślimaka myszy stwarza pewne trudności chirurgiczne, mysz służy jako niezwykle ważny model w badaniach nad genetycznym ubytkiem słuchu, z kilkoma eksperymentalnymi zaletami w porównaniu zinnymi gatunkami. Modele mysie umożliwiają ocenę szeregu cech poprzez analizę powiązań genetycznych, gromadzenie szczegółowych obserwacji morfologicznych i symulację scenariuszy patogennych; W związku z tym są dobrymi kandydatami do terapii genowej za pośrednictwem wirusa. Szeroko zakrojone badania genetyczne na myszach w połączeniu z postępem technologicznym umożliwiły generowanie genetycznie zmodyfikowanych myszy w powtarzalny sposób w różnych laboratoriach17,18,19,20,21. Co więcej, istnieje wiele modeli zarówno nabytych, jak i dziedzicznych fenotypów ubytku słuchu u myszy, co pozwala na rygorystyczne testy w tym modelu zwierzęcym 22,23,24. Tak więc korekcja słuchu za pomocą terapii genowej za pośrednictwem wirusa w modelu mysim jest odpowiednim pierwszym krokiem w poszukiwaniu lekarstwa na choroby u ludzi.
Wcześniej pokazaliśmy, że transgeniczne myszy pozbawione pęcherzykowego transportera glutaminianu 3 (VGLUT3) rodzą się głuche z powodu braku uwalniania glutaminianu w synapsiewstęgowej IHC 25. Ponieważ mutacja ta nie prowadzi do pierwotnej degeneracji czuciowych komórek rzęsatych, te zmutowane myszy są potencjalnie doskonałym modelem do testowania ślimakowej terapii genowej pod kątem wrodzonego ubytku słuchu.
Do tej pory opisano wiele technik dostarczania wirusa w terapii genowej ślimaka, w tym dyfuzję przez błonę z okrągłym okienkiem, iniekcję przez błonę z okrągłym okienkiem i dostarczanie przez ślimakotomię. Istnieją potencjalne zalety i wady każdego z tych podejść9.
Tutaj opisujemy metodę chirurgiczną dostarczania genu za pośrednictwem wirusa do ucha wewnętrznego myszy VGLUT3 KO przez okrągłą błonę okienną (RWM). Metoda iniekcji RWM po usznych jest mało inwazyjna z doskonałym zachowaniem słuchu i jest stosunkowo szybka. Jak już wcześniej publikowaliśmy, w celu przywrócenia słuchu w tym modelu mysim, wektor AAV1 przenoszący gen VGLUT3 (AAV1-VGLUT3) został wprowadzony do ślimaka tych głuchych myszy w 12 dniu po urodzeniu (P!@), co spowodowało przywrócenie słuchu26. Słuch u myszy VGLUT3 KO zweryfikowano za pomocą słuchowej odpowiedzi pnia mózgu (ABR), podczas gdy ekspresję białka transgenu zweryfikowano za pomocą immunofluorescencji (IF). Metodologia ta pokazuje zatem, że terapia genowa za pośrednictwem wirusa może skorygować wadę genetyczną, która w przeciwnym razie skutkowałaby głuchotą.