4月21日，上海科技大學iHuman研究所鐘桂生課題組在國際學術期刊《神經元》（Neuron）上發表了題為“Deciphering enhancers of hearing loss genes for efficient and targeted gene therapy of hereditary deafness”的研究成果，提出并驗證了一種創新的體內轉錄增強子重構技術——ARBITER（AAV reporter-based in vivo transcriptional enhancer reconstruction）。這一突破不僅在耳蝸基礎科研領域開辟了新路徑，還在基因表達調控的底層機制研究和遺傳性耳聾精準基因治療中展現了巨大的潛力。

無論對基礎科學研究還是臨床治療而言，如何在耳蝸等復雜微環境中實現對疾病相關基因的精確、靶向調控，一直是遺傳性耳聾治療領域面臨的巨大挑戰。鐘桂生團隊獨創的ARBITER系統，將病毒載體與體內增強子高通量篩選結合，成功找到并優化了Slc26a5等耳聾核心基因的特異性增強子。研究發現，這些保守非編碼序列增強子如精密“指揮棒”，能夠特異性驅動外毛細胞對重要蛋白的高效表達，為重建感音細胞功能提供了分子“開關”。

該技術最大亮點在于實現了對耳蝸內不同類型毛細胞的定向遞送和精準表達，有效克服了以往病毒遞送脫靶、不安全、劑量高等難題。 ARBITER不僅能高效識別出如Slc26a5、Atoh1等關鍵增強子，還具備廣泛適用性，為外毛細胞和其他耳蝸細胞的靶向表達提供了全新技術基礎，極大地豐富了內耳基因調控機制的理解，為未來推廣到多種耳聾類型甚至其他遺傳病治療帶來廣闊前景。

該研究不僅驗證了重構增強子在樹鼩等模型動物中的保守性與跨物種有效性，還通過優化增強子序列和遞送工具，顯著恢復了耳聾小鼠的聽力功能，其低劑量、高特異性的特點有望大幅降低治療風險和成本，惠及全球聽障患者。

ARBITER系統的建立不僅標志著耳蝸基礎研究的一項重要突破，也為遺傳性耳聾患者帶來了切實的治療希望。其在創新性、嚴謹性及臨床潛力方面均展現出卓越優勢，為遺傳性耳聾的基因治療開辟了全新的路徑。為未來拓展到支持細胞、不同遺傳背景與更復雜疾病模型的基因治療提供了可行方案。此外，ARBITER方法還有助于深入理解非編碼序列與轉錄因子的調控關系，為人類發育與疾病研究打開新窗口。

利用ARBITER系統解析并重組了Slc26a5的調控增強子，結合體內敲除小鼠模型驗證了增強子對基因調控的重要作用，并最終將重構的細胞特異性增強子用于基因的精準遞送，成功恢復了遺傳性耳聾小鼠的聽力。

上海科技大學iHuman研究所副研究員趙思蒙、生命科學與技術學院2021級博士研究生楊秋香、2022級博士研究生于澤華為該論文的共同第一作者，iHuman研究所研究員、生命科學與技術學院常任副教授鐘桂生與趙思蒙為共同通訊作者。樹鼩模型研究得到了中國科學院昆明動物研究所姚永剛研究員的支持。本研究還得到姚永剛研究員的指導，上海科技大學生命學院常任副教授林照博、常任副教授馬涵慧為課題設計和實施提出了關鍵建議。上海科技大學為第一完成單位。

論文鏈接

● 華東師范大學 李大力教授

上海科技大學iHuman研究所鐘桂生團隊在《神經元》發表的研究展示了ARBITER系統的突破性潛力，這是一項非常重要的工作，不僅僅可用于耳聾基因治療，對其他組織相關疾病有重要的借鑒意義。ARBITER通過精準篩選保守非編碼序列（CNEs），驅動Slc26a5在耳蝸毛細胞高效表達，在耳聾小鼠中顯著恢復聽力，為耳聾基因治療提供高效工具。其系統性方法揭示CNEs組合規律，樹立內耳基因治療新標桿，優于當前OTOF治療的不穩定性。 與此同時可以探索ARBITER在支持細胞（如GJB2表達細胞）的應用，拓寬耳聾治療范圍；結合計算模型優化CNEs篩選，加速增強子開發；研究CNEs與轉錄因子的調控機制，深化內耳發育理解。ARBITER不僅助力聽覺疾病的治療，還為內耳生物學提供新工具。其低劑量、高特異性策略有望降低治療成本，惠及全球聽障患者，推動產業化。

●上海交通大學 仇子龍教授

耳科基因治療的難點之一，是如何將突變的基因或者基因編輯工具準確的遞送進耳蝸中基因突變受累最大的細胞中去。耳蝸中被基因突變影響而導致病人失去聽力的細胞類型包括數種高度分化的細胞，如毛細胞（HCs）、支持細胞（SCs）等。如何運用病毒載體例如AAV準確的感染這些細胞，并且高效的在靶細胞中表達外源基因是重要的科學問題。

趙思蒙等人在Neuron上發表的研究通過ARBITER系統為耳蝸基因治療帶來了突破性進展。我高度認可該系統在快速解析耳聾基因增強子方面的創新性和普適性，尤其是在Atoh1、Slc26a5和Myo7a基因增強子識別及優化中的應用，為外毛細胞（OHCs）和HCs特異性表達提供了關鍵工具。這一成果深化了我們對耳蝸發育中基因調控機制的理解，為遺傳性耳聾的安全基因治療奠定了重要基礎。ARBITER可用于其他耳蝸細胞類型（如SCs）的增強子篩選，以覆蓋更廣泛的耳聾病因，提升治療的全面性。 同時，將優化后的增強子應用于更復雜的耳聾模型，驗證其在不同遺傳背景下的療效，加快臨床轉化進程。期待這一系系統盡快在耳聾基因治療的臨床實驗中進入實戰應用，將耳聾基因治療的技術水平推向細胞特異性的層面，為患者帶來更大的福音。

●北京生命科學研究所 劉志勇教授

細胞類型特異性的AAV載體是基因治療效果成敗的關鍵因素。上海科技大學iHuman研究所鐘桂生課題組在《Neuron》期刊發表的研究論文“Deciphering enhancers of hearing loss genes for efficient and targeted gene therapy of hereditary deafness”，展示了一項具有開創性的技術平臺——ARBITER（AAV reporter-based in vivo transcriptional enhancer reconstruction）。該系統通過整合我們課題組及其他聽覺研究團隊此前發布的毛細胞ATAC-seq數據，結合體內增強子篩選與AAV載體技術，成功破解了基因在耳蝸不同細胞亞型中的特異性調控“密碼”，為遺傳性耳聾的精準治療提供了全新工具。ARBITER的核心創新體現在以下幾個方面：

1. 實現細胞類型特異性的高效靶向：通過體內驗證Slc26a5增強子（E1+E2）的功能，ARBITER實現了對耳蝸外毛細胞的高度特異性和高效轉導，克服了傳統AAV基因治療在靶向精準性方面的瓶頸。在聽覺系統這種結構復雜、細胞類型多樣的環境中，這一精準性尤為關鍵。

2. 展現跨物種驗證的轉化前景：研究在樹鼩模型中驗證了增強子序列的保守性及其在體內的安全性，為未來向人類臨床轉化奠定了堅實基礎，也體現了該技術的廣泛適應性與前瞻性。

3. 優化增強子以提升臨床應用潛力：研究團隊通過對原有增強子序列進行拆分與重組，構建出性能更優的新型“人工增強子”，不僅顯著提升了基因表達效率，還在保證治療效果的同時顯著降低了所需AAV劑量，為實現低劑量、高效、安全的基因治療提供了全新范式。雖然ARBITER所用的某些技術模塊（如AAV遞送或增強子篩選）此前已有報道，但該研究系統性地構建并展示了一個完整的細胞特異性AAV篩選平臺，極大地推動了該領域技術的發展。該平臺未來也有望被拓展應用于耳蝸中其他細胞類型的基因治療設計。此外，外毛細胞是耳蝸中對遺傳性突變和耳毒性損傷最為敏感的細胞類型之一。本研究中所開發的高效Slc26a5增強子有望進一步應用于其他外毛細胞相關的遺傳病治療，例如KCNQ4突變相關的聽力障礙。

我們期待該團隊未來進一步拓展ARBITER平臺的應用邊界，持續為全球聽力障礙患者帶來突破性的治療方案。

*封面來源：神筆PRO

專題推薦

聲明：動脈新醫藥所刊載內容之知識產權為動脈新醫藥及相關權利人專屬所有或持有。未經許可，禁止進行轉載、摘編、復制及建立鏡像等任何使用