TMC1基因突变耳聋家系iPS细胞建立及编辑效能研究

There is no effective treatment for genetic causes of hereditary hearing loss. Previous studies have confirmed that CRISPR/Cas9 gene editing can treat neonatal mice with dominant genetic hearing loss caused by Tmc1 mutation, but the current study is limited to mice and has not yet entered the clinical research stage. In this project, based on the family with the TMC1 related hereditary deafness, which was homologous to Beethoven mice, we are planning to establish the induced pluripotent stem cell (iPSC), further perform gene editing and functional research on the cell disease model. Whole genome sequencing will be carried out to detect gene editing efficiency and off-target rate, exploring the feasibility and safety of gene therapy for hereditary deafness gene mutation at human cell level. Furthermore, the iPSC will be induced to hair cell-like cells to decipher whether TMC1 gene dysfunction will affect the differentiation of the hair cells or not, and whether the gene editing can correct the hair cell function defects caused by the gene mutation, laying foundation for clinical transformation application and providing reference for the final treatment of deafness gene in human.

遗传性耳聋尚无针对遗传病因的有效治疗，前期动物实验证实CRISPR/Cas9基因编辑可以恢复Tmc1基因突变（Bth小鼠）新生小鼠听力，但目前研究仅限于小鼠，尚未进入临床研究阶段。本项目以目前国际上唯一的与Bth小鼠突变位点同源的TMC1遗传性耳聋家系为研究对象，建立尿液来源诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cell, iPSC），对细胞疾病模型进行基因编辑效能及功能研究，通过全基因组测序检测基因编辑效率及脱靶率，在人细胞水平探索针对遗传性耳聋基因变异的基因治疗的可行性及安全性；并对iPSC进行毛细胞样细胞的诱导分化，以期明确TMC1基因功能异常是否影响iPSC分化为正常形态的毛细胞，通过对iPSC进行基因编辑是否可修正由突变引起的毛细胞功能缺陷，为临床转化应用奠定基础，为最终在人体内进行耳聋基因治疗提供参考依据。

TMC1基因参与听觉传导通路中毛细胞机械电转换的重要环节，以本项目组发现的唯一的与Bth小鼠同源突变的珍贵TMC1基因突变耳聋家系为出发点，本项目构建了TMC1基因突变患者来源的iPS疾病模型，并在此基础上完成了其他遗传性耳聋患者来源的iPSC疾病模型的构建，建立了不同遗传方式耳聋患者的iPSC库，包括TMC1、AIFM1、DIAPH3、OPA1等基因；完成TMC1基因突变导致听神经病特殊表型的基因型-表型关联分析，以及部分遗传性听神经病的分子遗传机制研究及基因型-表型关联分析，包括DIAPH1及AIFM1基因相关致病变异的鉴定及机制研究；对构建的iPSC进行基因编辑，基因校正后的细胞仍具有分化潜能，已初步诱导分化为类毛细胞，通过对比基因编辑前后诱导分化的差异，探索基于基因编辑的iPSC治疗的可行性。本项目构建的细胞模型为研究TMC1相关性耳聋的致病机制提供了平台，进一步通过基因编辑和诱导分化，在人类细胞水平证实基因编辑的有效性和安全性，为聋病基因治疗的临床转化应用奠定基础，为最终在人体内进行耳聋基因治疗提供参考依据。