Изучение нейросенсорной глухоты является одним из приоритетных направлений в отологии. Строго говоря, нейросенсорную глухоту можно разделить на сенсоневральную и невральную по месту поражения. Нейросенсорная глухота может быть классифицирована как врожденная или приобретенная по времени возникновения. Врожденную сенсоневральную глухоту можно разделить на генетическую глухоту и глухоту, вызванную окружающей средой (вирусная инфекция во время беременности и т.д.), а приобретенная сенсоневральная глухота включает внезапную глухоту, глухоту от шума, старческую глухоту, глухоту от наркотиков и т.д. Слуховая нейропатия относится к категории неврологической глухоты. В настоящее время клиническое лечение тяжелой и очень тяжелой нейросенсорной глухоты в значительной степени зависит от кохлеарных имплантатов, которые являются дорогостоящими и не по карману большинству глухих пациентов и их семьям. Поэтому эффективная профилактика и недорогое лечение нейросенсорной глухоты уже много лет остаются нерешенной клинической проблемой в отоларингологии, и усиление исследований по профилактике и лечению нейросенсорной глухоты является эффективным способом решения этой проблемы. В последнее десятилетие фундаментальные исследования и интервенционное лечение сенсоневральной глухоты достигли значительного прогресса по темам наследственности, инноваций и развития, и ожидается, что они сделают новые прорывы в ранней диагностике, лечении и профилактике. С точки зрения диагностики, генетическая диагностика глухоты позволила выяснить причину более чем у 30% глухих китайцев; с точки зрения профилактики и вмешательства, цель общего снижения заболеваемости глухотой постепенно достигается с помощью добрачного консультирования и пренатальной диагностики, а цель раннего выявления достигается путем сочетания скрининга слуха новорожденных с одновременным генетическим скринингом; В плане лечения ожидается, что исследование препаратов для регенерации волосковых клеток в рамках новых биологических технологий позволит преодолеть трудности лечения сенсоневральной глухоты В плане лечения ожидается, что исследование препаратов для регенерации волосковых клеток в рамках новых биологических технологий позволит преодолеть трудности медикаментозного лечения сенсоневральной глухоты; ускорить исследования и разработку локализованных кохлеарных имплантов и строительство базы для достижения цели здорового слуха для всех. Однако для достижения вышеуказанных прорывов предстоит решить еще много проблем, например, каковы причины высокой распространенности глухоты в Китае, каков груз генетических факторов в китайской популяции, каков механизм глухоты, какова генетическая предрасположенность старческой глухоты, как защититься от шумовой глухоты, каков молекулярный механизм глухоты при внезапной глухоте и слуховой нейропатии, как разработать недорогие и эффективные инструменты и методы обнаружения, как повысить уровень скрининга слуха в сельской местности, как проводить раннее вмешательство, как разработать новые терапевтические средства и практическое реабилитационное оборудование, как создать защитную систему раннего предупреждения для снижения общей заболеваемости глухотой и так далее. Для решения этого ряда проблем требуется междисциплинарная поддержка и сотрудничество отоларингологии, нейробиологии, реабилитации слуха и речи, генетики и биомедицинской инженерии. Молекулярно-эпидемиологическое исследование нейросенсорной глухоты Второй выборочный опрос инвалидов в Китае (2006) показал, что общее число инвалидов в Китае составляет 82,96 млн человек, из них 27,8 млн человек имеют нарушения слуха и речи, что составляет 27% от общего числа инвалидов, а число глухих детей в возрасте до 7 лет достигает 800 000 и продолжает расти со скоростью 30 000 глухих детей в год [1]. С 2003 года в Китае проводилось молекулярно-эпидемиологическое исследование популяции глухих через созданную сеть сбора генетических ресурсов сенсоневральной глухоты. Исследование выявило этиологию глухоты в китайской популяции: на генетические факторы приходится около 55%; на неизвестную этиологию (экологические или другие причины) — 45% [2]. В Китае мутация GJB2 является наиболее распространенной причиной глухоты, частота обнаружения мутации составляет 21%, а частота выявления глухоты, вызванной мутациями в этом гене, составляет 15%; мутация SLC26A4 является еще одной распространенной причиной глухоты, частота выявления мутации составляет не менее 15%, а частота выявления глухоты, вызванной мутациями в этом гене, составляет 12% [3]; Мутация A1555G в митохондриальном гене 12S рРНК и мутация C1494T являются распространенными мутациями, вызывающими глухоту, наследуемыми по материнской линии, в китайской популяции глухих с частотой обнаружения 4. 4% для этих двух мутаций [4]. То есть, в среднем 40% случаев возникновения глухоты в Китае связаны с этими тремя мутациями, и 31% глухих китайцев могут быть окончательно диагностированы путем скрининга на общие гены глухоты. Тот факт, что высокий процент глухоты вызван мутациями в генах GJB2, SLC26A4 и митохондриальных генах у глухих китайцев, породил новые идеи и методы профилактики глухоты и настоятельную необходимость создания стандартизированной сети генетической диагностики глухоты. Исследование молекулярно-генетического механизма нейросенсорной глухоты В 1998 году академик Цзяхуэй Ся клонировал первый в Китае ген, связанный с глухотой, достигнув нулевого прорыва в локальном клонировании генов глухоты и положив начало исследованиям по клонированию генов глухоты в Китае [5]. В 2004 году китайские ученые впервые на международном уровне обнаружили, что гомозиготные мутации в митохондриальной 12SrRNA C1494T являются причиной глухоты у членов семьи, подвергшихся воздействию аминогликозидов Причиной стала тяжелая глухота, и был открыт и выяснен новый молекулярный механизм митохондриальной мутации 12SrRNA C1494T, наследуемой по материнской линии и вызывающей глухоту [6,7]. С помощью методов анализа связи расположения генов и скрининга мутаций генов-кандидатов две Х-сцепленные семьи с глубокой глухотой были локализованы на Х-хромосоме, выявлены новые мутации в причинном гене POU3F4 [8] и причинная мутация в гене PRPS1 [9]; китайская семья со слуховой нейропатией была локализована в области Х-хромосомы Xq23C27.3 и названа локусом AUNX1 [10]. . В собранных генетических ресурсах была выявлена редкая китайская семейная линия глухоты, предложена концепция Y-сцепленного наследования, эта семейная линия была локализована на Y-хромосоме и названа локусом DFNY1 [11]. Шесть аутосомно-доминантно наследуемых семейных линий поздней тугоухости были локализованы на разных хромосомах методом анализа сцепления, и в двух из них в китайской популяции были выявлены новые мутации в генах COCH и DFNA5, вызывающие глухоту [12,13]. Геномные исследования наследственной сенсоневральной глухоты, несмотря на многочисленные возможности, также сталкиваются с серьезными проблемами. Многообразие и гетерогенность фенотипов глухоты и нынешняя ограниченность научного развития пока не могут объяснить истинную молекулярную патологию потери слуха, вызванную мутациями в слуховых генах. Одна и та же мутация GJB2, вызывающая глубокую потерю слуха, может быть обнаружена у пациентов с единственной гетерозиготной мутацией, но чьи отец или мать также являются носителями этой мутации, имеют совершенно нормальный слух; один и тот же расширенный вестибулярный акведук может быть обнаружен в китайской популяции с более чем 100 мутантными формами, а периодические клинические фенотипы трудно идентифицировать. При поздней доминантной генетической тугоухости пациенты несут мутацию, вызывающую заболевание, при рождении, но не имеют проблем со слухом в раннем возрасте, а замечают постепенное снижение слуха на первом, втором или третьем десятилетии. Как взаимодействует сеть генов слуха под влиянием окружающей среды, метилирования ДНК и роли генов-модификаторов, остается загадкой. В настоящее время насчитывается около 250-300 генов, связанных со слухом, но только около 70 клонов (включая синдромальную глухоту), и многие причинные гены для фенотипов глухоты неизвестны. Примерами являются генетическая восприимчивость к шуму и возрастная потеря слуха, необъяснимая задержка потери слуха, гены, связанные со слуховым путем центральной потери слуха и др. Завершенные карты гаплотипов генома человека, вероятно, станут мощным инструментом для этих исследований, но для расшифровки молекулярного патогенеза слуховой системы еще потребуется много времени. Больше надежд возлагается на функциональные исследования генов на мышиных моделях, но экспрессия и функциональное состояние генов мыши ни в коем случае не могут заменить механизмы работы слуховой системы человека in vivo, поэтому многие проблемы остаются нерешенными. Слуховые нейробиологические исследования Применение новых биологических технологий способствовало развитию фундаментальных и клинических исследований нейросенсорной глухоты. Новые успехи были достигнуты и в исследованиях регенерации волосковых клеток. Мы знаем, что различные факторы, такие как чрезмерная акустическая стимуляция, старение, ототоксические препараты, инфекции и аутоиммунные заболевания, могут вызвать необратимое повреждение волосковых клеток улитки и слуховых нейронов, что приводит к постоянной нейросенсорной глухоте. Наиболее важной технологией для окончательного лечения нейросенсорной глухоты является регенерация волосковых клеток, а наиболее важным для достижения клинического применения является разработка продукта с перспективами клинического применения — эффективного и безопасного генного вектора. В 2003 году китайские ученые, такие как Хуавэй Ли, сообщили о новом открытии в области исследования стволовых клеток: мультипотентные стволовые клетки, способные дифференцироваться в волосковые клетки и клетки-предшественники, могут быть использованы для лечения глухоты. В 2003 году китайские ученые, такие как Ли Хуавэй, сообщили о новом открытии в области исследования стволовых клеток: плюрипотентные стволовые клетки, которые могут дифференцироваться в клетки-предшественники [16], открытие, которое проливает свет на лечение нейросенсорной глухоты путем регенерации волосковых клеток. Эти захватывающие результаты дают нам светлое будущее для генной терапии нейросенсорной глухоты и уверенность в лечении нейросенсорной глухоты. Функциональное изучение генов нейросенсорной глухоты является важным направлением развития для будущего вмешательства при нейросенсорной глухоте, а генный нокаут — это новая биологическая техника, которая была разработана и усовершенствована в последние годы. Используя установленные животные модели сенсоневральной глухоты, вызванной дефектами генов, чтобы понять влияние инактивации генов на развитие, рост, старение и структурные функции органов, тканей и клеток, и проведя обширные исследования слуховой функции и морфологии внутреннего уха у мышей с нокаутом smad5, Мы обнаружили, что дефекты гена могут вызывать серьезные нарушения слуха у мышей, а дефект гена вызывает серьезные нарушения слуха и различной степени повреждения слуховых органов внутреннего уха, включая волосковые клетки, опорные клетки и спиральный ганглий [17]. Это исследование имеет важное значение для изучения функции слуховых генов и молекулярных механизмов нейросенсорной глухоты и может быть использовано в качестве новой стратегии для изучения генов нейросенсорной глухоты. Генная терапия нейросенсорной глухоты Внутреннее ухо имеет ряд уникальных преимуществ как идеальная модель для генной терапии:
Во-первых, относительно уникальная анатомия внутреннего уха может значительно уменьшить побочные эффекты, вызванные генной инфекцией других тканей, а концентрацию и дозу терапевтического гена легко уловить, что делает его идеальным для исследований in vivo. Во-вторых, существует множество технических средств для определения функции различных клеток внутреннего уха для оценки эффективности и безопасности генной терапии внутреннего уха в режиме реального времени, таких как кохлеарные микрофонные потенциалы и отоакустическая эмиссия для оценки степени повреждения наружных волосковых клеток, составные потенциалы действия для оценки функции внутренних волосковых клеток, и записи одиночных клеток для оценки функции спиральных ганглиозных клеток, и внутрикохлеарные потенциалы для мониторинга состояния гомеостаза лимфатических ионов в улитке. И снова существует множество вариантов генов для генной терапии внутреннего уха. Известно, что более 90 генов участвуют в функционировании и развитии внутреннего уха, и нейротрофические факторы являются очень хорошим выбором для генной терапии внутреннего уха. Исследования генной терапии внутреннего уха начались в 1996 году, и в последнее десятилетие изучение генной терапии внутреннего уха было сосредоточено на следующих областях: предотвращение гибели волосковых клеток; введение и регулирование экспрессии терапевтических генов; ингибирование влияния негативных регуляторных факторов; генная терапия стволовых клеток [18]. Исследования генной терапии внутреннего уха значительно продвинулись за последние пять лет, и усовершенствование метода введения позволило сохранить функцию внутреннего уха неповрежденной, а генная терапия может изменять микроокружение клеток внутреннего уха и фенотип клеток. Эти явления, наблюдаемые в экспериментальных исследованиях, заложили основу для новой терапии внутреннего уха, и ключевые шаги на пути к окончательному использованию методов генной терапии для лечения глухоты теперь успешны; было показано, что вирусные и невирусные векторы могут вводить и экспрессировать экзогенные гены в периферической слуховой системе. Будущая более тонкая работа будет включать разработку новых химерных векторов, которые объединят высокую инфекционность и стабильность вирусных векторов с безопасностью липосом; введение генов также будет предпочтительнее методов, которые минимизируют повреждение ткани улитки и слуха, таких как микроинъекция или введение векторов через мембрану круглого окна; локальное и дальнее распространение терапевтических агентов будет контролироваться и минимизироваться. Основные усилия на данном этапе исследований в области генной терапии глухоты были сосредоточены на генетических подходах к заполнению ключевых недостающих компонентов во внутреннем ухе, и многие попытки не увенчались успехом, а результаты в этой области оказались намного ниже наших ожиданий. По сравнению с этим, антисмысловые РНК или технология РНК-интерференции продемонстрировали лучший потенциал в генной терапии глухоты, однако на пути клинического применения технологии РНК-интерференции остается много препятствий, таких как подходящие и эффективные методы введения, последовательное и стабильное заглушение экспрессии патогенных генов и противодействие ответу на интерферон. В заключение следует отметить, что модификация негативных регуляторных генов и генов клеточного цикла с помощью усовершенствованных методов введения поможет стимулировать рост новых волосяных клеток. С углублением понимания молекулярных механизмов клеточной смерти, клеточного цикла, пролиферации и дифференцировки и постоянным совершенствованием методов введения генов, а также со все большим раскрытием регуляторной сети путей слуховой проводимости, генная терапия глухоты больше не будет ограничиваться исследованием одного подхода, а станет комплексной программой лечения, объединяющей терапию стволовыми клетками, генную регуляцию и индукцию лекарств. Профилактика нейросенсорной глухоты Скрининг слуха новорожденных является важным инструментом для раннего выявления и вмешательства в глухоту. Однако было установлено, что многие виды глухоты имеют позднее начало и не проявляются потерей слуха при рождении (включая синдром большого вестибулярного акведука). Поэтому существует ограничение только для скрининга слуха новорожденных. Сочетание молекулярного скрининга с комбинированным аудиологическим и генетическим скринингом при обследовании слуха новорожденных является эффективным методом снижения заболеваемости [19], а в 2009 году группа аудиологов Китайского отделения отоларингологии — хирургии головы и шеи и редакционный комитет Китайского журнала отоларингологии — хирургии головы и шеи опубликовали Руководство по раннему выявлению слуха и вмешательству у новорожденных и младенцев (проект) 》, отмечая, что диагностика и вмешательство при нарушениях слуха у новорожденных в Китае постепенно становятся стандартизированными [20]. Генетическая диагностика глухоты вместе с пренатальной диагностикой является ключевой технологией для обеспечения повторного рождения глухих семей. Скрининг на распространенные генетические мутации при глухоте и рутинная клиническая генетическая диагностика могут выявить большое количество семей с наследственной глухотой, и как только в этих семьях выявляются глухие дети с двойными аллелями мутаций GJB2 и SLC26A4, у их родителей появляется 25% риск рождения еще одного ребенка, и пренатальная диагностика плода может быть проведена методом амниоцентеза уже на 10 неделе гестации, когда они снова забеременеют, с вероятностью 75%, что плод будет нести только один или нет Существует 75% вероятность того, что плод будет нести только один или нет мутировавший аллель, который, как ожидается, не продублирует структуру слуха пренатального носителя. В Китае значительный процент нейросенсорной глухоты вызван неправильным применением аминогликозидных антибиотиков, таких как стрептомицин, гентамицин, канамицин и неомицин. Было установлено, что такие пациенты очень чувствительны к этим препаратам из-за мутаций митохондриального гена, что вызывает у некоторых пациентов «глухоту одним выстрелом». Однако из-за их низкой цены, широкого антибактериального спектра и хорошей эффективности, особенно при лечении туберкулеза, аминогликозиды не были полностью выведены с рынка лекарств. Тестирование митохондриального гена перед применением таких препаратов может выявить потенциальные риски на ранней стадии и предотвратить возникновение глухоты. Проведение профилактики «одного выстрела для глухоты», генетической диагностики глухоты и пренатальной диагностики является успешным примером трансляционной медицины. Лабораторные «экспериментальные» результаты были подтверждены клиническими «испытаниями» и применены в клинической практике диагностики и профилактики наследственной глухоты, позволяя избежать повторного развития глухоты у людей, не являющихся носителями чувствительной к митохондриальным препаратам мутации глухоты. Это отличная модель для трансляционной медицины. Перспективы Хотя молекулярная диагностика некоторых видов нейросенсорной тугоухости теперь возможна и может быть использована как основа для профилактики, вопрос лечения после постановки диагноза все еще находится в зачаточном состоянии. Будущим направлением развития остается механизм взаимодействия генетических и экологических факторов в развитии сенсоневральной тугоухости, идентификация и функция новых генов, биологическое лечение, регенерация волосковых клеток, а также разработка персонализированных и целевых терапевтических препаратов. Реализация политики Министерства здравоохранения «движение вперед и профилактика прежде всего», создание системы профилактики нарушений слуха в Китае и сочетание профилактики нарушений слуха и технологии генетической диагностики в Китае имеют историческое значение для развития проекта качества населения, направленного на профилактику и раннее выявление врожденных дефектов в Китае. Эффективная профилактика и недорогое лечение нейросенсорной глухоты является конечной целью для улучшения качества жизни пациентов, поэтому исследования в области профилактики и лечения нейросенсорной глухоты имеют большое значение.