CRISPR/Cas9介导OTOF基因相关听神经病谱系障碍患者特异性iPSC的基因矫正研究
批准号:
82101936
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
刘骁
依托单位:
学科分类:
遗传性疾病
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘骁
中文摘要
听神经病谱系障碍(ANSD)是近二十余年才为人们所认识的一种特殊类型听力障碍。OTOF基因缺陷是ANSD重要病因之一,我国近半数先天性ANSD患者可检出该基因突变,但其致病机制未完全明确,且缺乏有效对因治疗手段。申请人前期构建了OTOF相关ANSD患者特异性诱导多能干细胞(OTOF/A-iPSC),能体外定向诱导分化为内耳细胞,可望成为OTOF相关ANSD发病机制研究和治疗方法探索的理想人源细胞模型。本项目拟将OTOF/A-iPSC进一步向内耳细胞定向诱导分化,3D培养内耳类器官,体外形成带状突触样结构,模拟人类OTOF相关ANSD发病过程,阐明OTOF基因缺陷引起ANSD的确切机制。结合CRISPR/Cas9基因编辑技术,精确矫正OTOF/A-iPSC中OTOF致病突变,实现iPSC源内耳带状突触的功能修复,为未来OTOF相关ANSD的基因治疗和干细胞移植治疗提供理论依据和技术支撑。
英文摘要
Auditory neuropathy spectrum disorder (ANSD) is a special type of hearing disorder that has received little attention until the last two decades. OTOF gene defect is one of the most common causes of ANSD. In the Chinese population, OTOF gene mutations can be detected in nearly half of the patients with congenital ANSD. However, the exact pathogenesis of OTOF defects that causing ANSD is not completely clear and there is a lack of effective etiological therapy. Previously, we generated OTOF-related ANSD patient-specific induced pluripotent stem cells (OTOF/A-iPSCs). The OTOF/A-iPSCs could be differentiated into inner ear cells in vitro, which was expected to be an ideal human cell model for the elucidation of OTOF-related ANSD and the exploration of therapeutic methods. To clarify the exact pathogenesis of OTOF-related ANSD, we will further differentiate the OTOF/A-iPSCs into inner ear cells, generate inner ear organoids in 3D culture, establish ribbon synapse-like connections, and model human OTOF-related ANSD in vitro. Combining CRISPR/Cas9 gene editing technology, we plan to accurately correct OTOF pathogenic mutation(s) in OTOF/A-iPSCs and rescue the dysfunction of iPSC-derived inner ear ribbon synapses. The implementation of this research will provide a theoretical basis and technical support for future gene therapy and stem cell transplantation therapy of OTOF-related ANSD.
听神经病谱系障碍(ANSD)是一种以听觉神经信号传导障碍为特征的特殊类型听力损失,其发病机制复杂且治疗选择有限。OTOF基因突变是ANSD的主要遗传病因之一,我国近半数先天性ANSD患者可检出该基因突变。近年来,OTOF基因相关耳聋已成为首个在人体上实现基因治疗的遗传性耳聋。然而,受限于内耳组织取材困难以及缺乏有效的细胞模型,OTOF基因突变引起耳聋的致病确切机制仍存在争议,同时也缺乏理想的体外研究模型,限制了其基因治疗的优化与预后判断。本项目结合诱导性多能干细胞(iPSC)技术与CRISPR/Cas9基因编辑技术,开展OTOF基因突变原位矫正的研究,探索其作为基因治疗的可行性及相关机制。.本项目基于OTOF基因突变ANSD患者来源的iPSC(OTOF/A-iPSC)模型,建立了iPSC体外向为听觉祖细胞(OPC)和感觉神经样细胞(SN样细胞)分化的培养体系,为探索OTOF基因相关耳聋的突触后病理机制提供了实验平台。利用CRISPR/Cas9介导同源重组(HDR)技术,实现了OTOF基因突变位点(c.2122C>T)的精准矫正,并验证了其安全性与有效性。基因矫正前后定向分化实验的比较表明,OTOF基因突变及其矫正对OPC和SN样细胞的分化效率未产生显著影响,但OTOF基因可能在感觉神经的发育或维持过程中发挥一定作用。遗憾的是,本研究在优化iPSC向毛细胞样细胞(HC样细胞)定向分化的尝试中未能成功获得高纯度的HC样细胞,因而无法对突触前功能开展深入研究。同时,在内耳类器官的培养中未观察到带状突触样结构,由于内耳类器官培养周期较长,相关优化实验仍在进行当中。.总之,本研究为OTOF基因相关耳聋的致病机制研究及基因治疗策略的开发提供了新的理论依据,同时也为基因编辑技术在遗传性耳聋致病基因突变的原位矫正研究提供了方法学支持。此外,构建的OTOF/A-iPSC模型不仅为研究ANSD分子机制提供了重要平台,还可用于耳聋基因治疗分子和病毒载体的筛选与优化,具有潜在的应用价值。
大前庭水管综合征患者特异性iPSC构建及基因矫正
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批准号:LQ21H130002
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2020
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负责人:刘骁
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依托单位:
国内基金
海外基金