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上皮细胞上的顶纤毛通过从呼吸道气道中推动病原体和颗粒物来捍卫肺。纤毛细胞产生的ATP,可以通过将顶部膜下方的线粒体密度分组为纤毛跳动。但是,这种有效的定位是付出代价的,因为在氧化苯二元化过程中泄漏的电子与分子氧反应形成超氧化物,因此,线粒体的簇产生了用于氧化生产的热点。相对较高的氧气浓度上覆的气道上皮进一步增强了产生超氧化物的风险。因此,气道纤毛细胞面临产生有害氧化剂水平的独特挑战。令人惊讶的是,高度纤毛上皮产生的活性氧(ROS)比几乎没有纤毛细胞的上皮含量较少。与其他空气细胞类型相比,纤毛细胞表达高水平的线粒体解偶联蛋白UCP2和UCP5。这些蛋白质降低了线粒体质子示数力,从而降低了ROS的产生。结果,脂质过氧化是氧损伤的标志物,减少了。然而,线粒体解偶联蛋白的确切价格可以减少氧化剂的产生;它们减少了产生ATP的线粒体呼吸的比例。这些发现表明纤毛细胞牺牲线粒体效率,以换取安全氧化的安全性。使用解偶联蛋白来防止氧化剂产生,而不是仅仅依靠抗氧化剂来降低后生产氧化剂水平,可能为靶向靶向强烈的ROS产生的局部区域提供了优势。
神经性听力损失通常是由于外界刺激或遗传因素导致耳蜗毛细胞受损,无法将声机械能转换成神经冲动所致。成年哺乳动物耳蜗毛细胞不能自行再生,因此这种类型的耳聋通常被认为是不可逆的。对毛细胞分化发育机制的研究表明,耳蜗内非感觉细胞通过特定基因(如Atoh1)的过表达获得分化为毛细胞的能力,使毛细胞再生成为可能。基因治疗是通过体外筛选和编辑靶基因,将外源基因片段导入靶细胞,改变基因的表达,启动靶细胞相应的分化发育程序。本文总结了近年来与耳蜗毛细胞生长发育相关的基因,并概述了基因治疗方法在毛细胞再生领域的应用。最后讨论了当前治疗方法的局限性,以促进该疗法在临床环境中的尽早实施。
通讯作者: Jinsei Jung,医学博士,哲学博士,韩国首尔延世大学医学院医学科学研究生院、Brain Korea 21 项目耳鼻咽喉科系;电话:+82-2228-3622;电子邮箱:jsjung@yuhs.ac。 Hyongbum Henry Kim,医学博士,哲学博士,韩国首尔延世大学医学院医学科学研究生院、Brain Korea 21 项目药理学系;电子邮箱:hkim1@yuhs.ac。 Jae Young Choi,医学博士,哲学博士,韩国首尔延世大学医学院耳鼻咽喉科系;电子邮箱:jychoi@yuhs.ac。 Heon Yung Gee,医学博士,哲学博士,韩国首尔延世大学医学院医学科学研究生院、Brain Korea 21 项目药理学系;电子邮件:hygee@yuhs.ac。
图 S1. Kcnq4 W276S/+ 小鼠的静纤毛形态和野生型小鼠耳蜗中的 Kcnq4 表达。图 S2. 靶向 Kcnq4 突变等位基因的候选 sgRNA。图 S3. 优化 sgRNA 以进行体内基因编辑。图 S4. SpCas9 和 sgRNA 的双分裂 AAV 系统。图 S5. 优化体内基因编辑的递送途径。图 S6. SpCas9 在耳蜗毛细胞中的转染。图 S7. 将 AAV 和 RNP 注射到中耳阶的安全性。图 S8. 通过 AAV 注射进行体内基因编辑后 Kcnq4 W276S/+ 中的听觉脑干反应 (ABR) 的特征。图 S9. 通过基因编辑在 Kcnq4 W276S/+ 小鼠中实现 sgRNA 依赖性听力恢复。图 S10。 Kcnq4 W276S/+ 体内基因编辑的长期影响。图 S11。核糖核苷酸复合物 (RNP) 载体的优化和体内表型拯救。图 S12。体内基因编辑对 Kcnq4 W276S/+ 小鼠毛细胞和神经丝的影响。图 S13。体内基因编辑对 Kcnq4 W276S/+ 小鼠神经元存活和毛细胞形态的影响。注 S1。双 AAV 质粒系统的编码序列。电影 S1 的标题。使用铊敏感染料 (FluxOR- Tl +) 在野生型耳蜗的尖转 (6 kHz) 中对外毛细胞进行离体成像。
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