轉化醫學在耳科領域中的應用

何璽潔 王倩 李世博 鐘時勛 冀飛#

自Zerhouni［1］發表了《轉化和臨床科學—新時代的構想》后，轉化醫學的概念在臨床、科研以及衛生管理從業者中迅速廣泛傳播。轉化醫學是生物—心理—社會醫學模式下打破傳統藩籬的重要概念，主張以患者為中心，從臨床工作當中發現并提出問題，打破單一的學科模式，強調多學科合作。轉化醫學的核心是將醫學生物學基礎研究的成果迅速有效地轉化為可以在臨床實踐中應用的理論、技術、方法和藥物，在實驗室與病房之間架起橋梁，實現基礎研究和臨床研究之間的雙向轉化，提高醫療總體水平。廣義的轉化醫學，除了以從實驗室到病床（bench to bedside）的模式開發新藥物、儀器和治療方法外，還包括疾病預防策略、康復理念及公共衛生政策等內容。本文對轉化醫學在耳科領域中的應用進行淺析。

1 耳聾基因研究

1.1 基因對聽力損失的影響

聽力障礙是人類常見的殘疾之一。根據世界衛生組織（WHO）2021年最新統計結果顯示，聽力損失影響全球超過15 億人，其中約4.3 億人患有中度及以上聽力損失，被定義為致殘性聽力損失［2］?；加袊乐芈犃p失的人數比患有癲癇、多發性硬化癥、脊髓損傷、中風、亨廷頓氏癥和帕金森癥的人數多［3］。因此，聽力損失是一個重要的公共衛生問題。其中感音神經性聽力損失（sensorineural hearing loss，SNHL），即病變部位在耳蝸和聽神經中的情況約占所有聽力損失病例的90%，在SNHL 患者中，遺傳因素約50%～60%病例的易感因素或直接原因。大多數病例是由單個單基因位點突變引起。100 多個基因的單基因突變會導致嚴重的先天性或進行性聽力損失。這些突變可導致非綜合征和綜合征性聽力損失（如Usher綜合征、pendred 綜合征）。此外，基因突變還是年齡相關性（老年性）和獲得性（如噪聲或藥物性）聽力損失的主要易感因素。此外基因突變在常見中耳疾病，如耳硬化癥中也起重要作用。

1.2 耳聾基因檢測

國內外學者在人類耳聾的遺傳基礎方面取得了巨大的進展，在過去的幾年里，基因檢測在準確性和普及性方面取得了迅速進展［4，5］。耳聾的基因診斷為耳蝸基因治療提供了必要信息，可在患者出現癥狀前識別綜合征性耳聾基因的突變，為制訂疾病管理計劃提供了時間。許多臨床實驗室已經對多種耳聾基因進行了基因診斷，該診斷在常規的耳鼻咽喉頭頸外科及其相關的影像科、檢驗科無法獨立完成，至少需要與基礎實驗室聯合完成。這是轉化醫學在耳科及聽覺科學中的成功范例。

基因診斷僅是解決臨床耳科問題的第一步。對聽力損失特別是感音神經性聽力損失患者的治療，目前仍然遇到一些瓶頸問題，這就需要從臨床回到實驗室，依據臨床痛點提出科學問題，實施設計，向臨床可用的干預技術或康復策略轉化。

1.3 耳聾的基因治療

近年耳蝸基因治療的臨床前研究取得了重要進展［3］。大多數遺傳性聽力損失是由純合隱性突變引起的［4］，耳聾基因型-表型關系通常是緊密相關的。這意味著大多數遺傳性聽力損失病例都有可能通過單一野生型（wild type，WT）基因的外源性表達進行基因替換或增強治療［6］，通常采用三種常用的內耳注射途徑：經鼓膜注射、鼓膜注射、耳蝸內注射。對顯性突變使用CRISPR-Cas9基因組編輯技術方法，跨膜通道樣基因家族transmembrane channel-like 1（TMC1）基因［Tmc1突變或Tmc1等位基因突變］引起的顯性耳聾小鼠模型的聽閾得到改善［7］。這些結果支持耳蝸基因治療的適用性。耳蝸基因治療可能為耳蝸感覺細胞和非感覺細胞的生存提供神經營養或其他保護功能（如抗凋亡）。

目前耳蝸基因治療人體試驗的時機仍不成熟，其優點討論基于來自動物模型的臨床前研究。大多數耳蝸基因治療研究使用基因敲除小鼠作為動物模型。耳蝸基因療法預防聽力損失的小鼠模型包括內毛細胞突觸病變、前庭階（scala vestibuli，SV）功能失效、靜纖毛聽覺轉導缺陷、支持細胞功能障礙等，雖然耳蝸基因療法可以在聽力損失的動物模型上實現聽力恢復，但目前仍需技術進步加速臨床前試驗到人體臨床試驗這一過程，如類似眼科光學相干層析成像（Optical Coherence Tomography，OCT）在細胞水平上進行耳蝸基因治療的形態學評估的手段。此外，學術團體、制藥公司及政策決策者之間的有效合作，可極大促進耳蝸基因治療的發展。合作轉化工作包括創建開放獲取和多中心的相關表型-基因型信息數據庫，用于診斷、標準化基因治療方案、建立有意義的成果措施和監管協議等。據預測，耳蝸基因治療在人類的應用可能還需要20年的時間［3］。

2 人工耳蝸研究

2.1 人工耳蝸的研制與改進

對于聽力損失超過助聽器所能幫助的范圍患者，目前唯一有效的治療選擇是人工耳蝸（CI）。CI的主要核心技術是言語編碼策略，將聲波轉換為電脈沖信號?？煞譃槁曅盘柕霓D換與傳輸、電信號的接收、電信號的感知三個過程［8］。全世界約有30 萬名患者接受了人工耳蝸植入，但人工耳蝸也有其局限性，如適應癥限制，識別聲調語言和欣賞音樂較困難，以及在嘈雜或競爭的聲音環境下言語識別困難。這可能與CI電極通道數不足、環境噪音的影響及信息提取不全有關［9］。關于CI的基礎研究試圖從根本上改進CI，甚至找到更好的替代方案。例如，基于光遺傳學的CI被提出，以提高聲音分辨率［10］。然而，光遺傳學的概念最終仍依賴于人工耳蝸內部發出受控光刺激的裝置。一種非病毒的方法被發現可以刺激螺旋神經節向CI電極再生，使用CI電極通過DNA 載體將耳蝸淋巴管周圍的間充質細胞轉導，以驅動腦神經營養因子表達，從而降低電極間的干擾。這種基于生物學的干預措施所提供的便利和較低的經濟負擔可能會使更多的SNHL 患者受益。該項技術目前仍處于臨床前試驗階段［10］。

2.2 人工耳蝸植入技術改進

隨著人工耳蝸植入手術方法的不斷深入研究及科技進步，其手術適應癥也隨之擴大。然而，由于手術難以避免對內耳造成機械損傷及術后纖維組織增生、炎癥反應等因素。如何盡可能減少殘余聽力損傷，確保CI植入效果，成為一大難題［11］。目前，研究者主要著重CI電極的改造。如電極開槽填藥、定制含藥硅膠、表面理化處理等［12］。于浩然等［13］以豚鼠構建動物模型，首次采用浸涂法在電極表面制備載藥薄膜，將乙交酯丙交酯高分子共聚物（poly lactic-co-glycolic acid，PLGA）溶解于三氯甲烷并加入地塞米松磷酸鈉（dexamethasone sodium phosphate，DSP）制備涂料。用浸涂法在植入電極表面形成載藥薄膜。向豚鼠耳蝸內植入模擬電極。測試其聽性腦干反應（ABR）閾值證實，CI植入電極表面附有載 DSP的 PLGA 薄膜對術后殘余聽力具有明顯的保護與改善作用。該技術為CI植入術載藥方式提供了全新策略。

3 內耳治療

3.1 內耳藥物治療

耳聾可能由多種原因引起，但是不同的病因導致相似的結果，即一種細胞類型的喪失。從理論上來說，可以用體外生成的等效細胞替換損失的細胞，從而解決問題。常見的受損細胞主要是耳蝸毛細胞和聽神經元，干細胞在特定的條件下可以產生所需要的細胞類型［14］，這是細胞療法的核心部分?？紤]到生產數量等因素，再生生物學面臨的挑戰仍較明顯。對于耳聾患者的治療仍需要通過各方研究解決，具有巨大的社會經濟影響，并有著敦促開發高效創新治療方法的作用。

3.2 內耳藥物遞送技術

解剖位置和血迷路屏障阻礙了哺乳動物內耳的全身藥物輸送。目前臨床使用的局部給藥方法通常是通過鼓室內藥物放置和通過圓窗或橢圓窗滲透。藥物攝取的機制和內耳的分布途徑很難預測。這一難點需要得到基礎研究的支持。有學者在熒光電子顯微鏡水平針對相關的藥物傳遞重點研究了人的內耳結構。增加了高分辨率（15毫米分辨率）的內耳流體空間信息。關于鼓階和皮質淋巴竇之間的屏障滲漏研究有可能為毛細胞靶向治療打開通路。比較主要動物模型與人類藥物傳遞過程中涉及的屏障、靶細胞和細胞類型的差異，可以為內耳藥物遞送提供支持［15］，但該領域還存在較大阻礙。成年期聽力損失是一種復雜而多因素導致的疾病，因此如何在動物模型中復刻是一項重大挑戰［16］。此外，關于以持續遞送為目的的微型泵也在研究中，有望與國產人工耳蝸相結合。

要通過內耳靶向給藥實現內耳疾病的無創且有效治療，需要攻克2個難題：一是跨血迷路屏障，修飾后的藥物或基因載體從血液循環跨血迷路屏障（blood-labyrinth barrier，BLB），并在內耳液體內高效富集；二是跨內耳細胞膜，內耳的細胞類型多樣且分化程度極高，各類型細胞均具有特異且不可替代的功能，提高細胞對藥物的攝取和利用是另一難題。因此，新型載體應兼具跨血迷路屏障和跨細胞膜的功能。楊仕明等［17］首次報道了通過開放低密度脂蛋白受體相關蛋白1（recombinant low density lipoprotein receptor related protein 1，LRP1）可實現跨血迷路屏障內耳藥物遞送，為內耳疾病治療、靶向藥物研究、降低用藥風險和提高治療效果提供了全新策略。

4 成人聽力康復技術

隨著新生兒普遍聽力篩查的廣泛應用，兒童聽力康復技術獲得了快速發展和應用，但是關于成人聽力康復技術的應用相對較慢。2007年，Arthur Boothroyd［18］將成人聽力康復描述為通過感官管理、指導、知覺訓練和咨詢，減少聽力損失導致的功能、活動、參與和生活質量的缺陷。過去10年，成人聽覺的四大基礎：助聽器和其他聽力設備、知識和技能、聽覺和認知訓練以及主動參與的研究已經取得了很大進展。這些干預措施旨在改善聽力損失成人的聽覺功能、活動、參與和生活質量。自我管理和行為改變是所有干預措施的核心，以促進以患者為中心的方法。其中，以人為本的聽力健康管理模式關注聽障人士和家庭的個性化特征，聽障人士和家庭成員共同參與個性化的決策和目標設定，有利于提高聽力健康管理效果和雙方的滿意度［19］。已經有越來越多的高質量證據支持成人聽力康復干預，并更多地使用理論支持研究，這些措施越來越多地通過在線和智能手機技術實現，為更好地自我管理聽力損失提供了機會。隨著技術的快速發展，在聽力科學和成人聽力康復領域提供新的機會［20］。

5 展望

綜上所述，就耳科和聽覺科學領域而言，實驗室與臨床之間的相互溝通和促進取得了初步成果，為太多聽力損失患者帶來了福音。然而，實驗室與臨床之間的轉化仍然任重道遠，對于各種類型聽力損失的干預和康復技術，從搞清楚問題到解決掉問題，還需要轉化醫學扮演更多重要角色。