Ученые из Дании, Швеции, Германии и США обнаружили, что у взрослых мышей введенные в спинномозговую жидкость частицы достигают внутреннего уха путем дисперсионного переноса по водопроводу улитки. Благодаря этому введение аденовирусного вектора, несущего рабочую копию гена Slc17A8, экспрессирующего везикулярный транспортер глутамата 3 (VGLUT3) в волосковых клетках внутреннего уха, вернуло слух глухим взрослым мышам.

Ранее такое удавалось только у новорожденных мышей. Работа опубликована в журнале Science Translational Medicine. По прогнозам к 2050 году примерно 2,45 миллиарда человек будут страдать от нарушений слуха — от легкой степени до полной глухоты. Хотя слуховые аппараты и кохлеарные имплантаты справляются с восстановлением слуха, они остаются симптоматическим лечением (подробнее о том, как они работают, и как мозг привыкает к новым звукам можно прочитать в нашем материале «Я вас услышала»).

Впрочем, недавно ученые показали на новорожденных мышах с генетически опосредованной глухотой, что им может помочь генная терапия. Введение вирусного вектора с рабочей копией поврежденного гена в волосковые клетки восстанавливала у них слух. Однако на взрослых мышах такой способ практически не проверяли, хотя большинство генов, связанных с глухотой, проявляется во взрослом возрасте. Часто встает вопрос о разработке малоинвазивных способов доставки вирусного вектора во внутреннее ухо. Одним из таких способов может стать введение вектора в спинномозговую жидкость (ликвор).

В головном мозге ликвор транспортируется по периваскулярным пространствам в глимфатической системе, и вступает в контакт с жидкостями, которые омывают внутреннее ухо. Поскольку аденоассоциированные вирусы, введенные в ликвор через большую цистерну подпаутинного пространства, могут распространяться по всему мозгу через глимфатическую систему, такой путь введения может оказаться перспективным для доставки рабочих копий генов во внутреннее ухо.

Майкен Недергаард (Maiken Nedergaard) из Университета Копенгагена с коллегами из Швеции, Германии и США исследовали связь между ликвором и жидкостями внутреннего уха (эндо- и перилимфой) и проверяли, можно ли использовать эту связь для доставки вирусных векторов.

Чтобы оценить, связано ли анатомически внутреннее ухо и ликвор у взрослых мышей дикого типа, ученые ввели им в большую цистерну контрастный индикатор гадобутрол и провели магнитно-резонансную томографию. Выяснилось, что гадобутрол достиг улитки через водопровод улитки. Компьютерная томография подтвердила, что водопровод улитки является основным местом поступления индикатора из ликвора. Также ученые выяснили, что через него успешно проходят частицы размеров 0,2 микрометра, хотя некоторые из них фагоцитируются макрофагами водопровода.

Кроме того, ученые выяснили, что в транспорте ликвора во внутреннего уха не участвуют аквапорины 4, ответственные за транспорт жидкости в глимфатической системе. В водопроводе улитки движущим механизмом транспортировки ликвора оказался дисперсионный транспорт. Затем четырехнедельным мышам сделали однократную инъекцию вектора с аденоассоциированным вирусом 9 типа (AAV9-PHP.B-CMV-EGFP, или AAV-eGFP) в большую цистерну, а через 14 дней проверили его наличие в клетках внутреннего уха мышей.

Внутренние волосковые клетки были успешно трансдуцированы вирусом, более выражено в основании улитки с уменьшением к вершине, что согласовывалось с гипотезой о том, что вирус проникает во внутреннее ухо через водопровод улитки. Убедившись в эффективной транспортировке вирусного вектора из ликвора во внутреннее ухо взрослых мышей, ученые проверили, может ли доставка рабочей копии гена Slc17a8, который кодирует белок VGLUT3 в волосковых клетках внутреннего уха, с помощью аденоассоциированного вирусного вектора восстановить слух у двухмесячных взрослых мышей с моделью аутосомно-доминантной глухоты и аутосомно-доминантной прогрессирующей нейросенсорной тугоухости. Белок VGLUT3 транспортирует глутамат в синаптические пузырьки в пресинаптической части и необходим для передачи сигнала от волосковых клеток.

Восстановление слуха у мышей оценивали через две недели после инъекции вирусного вектора в большую цистерну. У всех мышей восстановился порог слышимости на всех частотах, кроме 40 килогерц. У мышей дикого типа, которые получили вектор с геном, пороговые значения повысились относительно исходного уровня на частоте 32 килогерца — на 25 децибел, а на частоте 40 килогерц — на 16 децибел. Однако ученые отметили некоторую степень нейронной асинхронности между левым и правым внутренним ухом.

Иммуногистохимический анализ показал, что в волосковых клетках внутреннего уха увеличилось количество VGLUT3, и в целом инъекция вирусного вектора увеличила количество глутаматергических синапсов в системе внутреннего уха. Кроме того, ученые не обнаружили значимого влияния AAV-трансдукция сенсорных клеток в улитке на воспаление в головном мозге или внутреннем ухе или на когнитивные функции.

Это исследование показывает, что введение вирусного вектора в ликвор с целью генной терапии врожденной глухоты, опосредованной дефектами генов клеток внутреннего уха, эффективно восстанавливает слух у взрослых мышей. Предполагается, что дальнейшие исследования этой методики пройдут на моделях приматов, чтобы приблизить ее использование на человеке.

https://nplus1.ru/news/2023/06/28/gene-therapy-through-cerebrospinal-fluid