北京友谊医院柳柯教授团队最新研究成果 为感音神经性聋的治疗带来新希望

噪声性听力损失是感音神经性听力损失的主要形式之一。据世界卫生组织称，全球有数亿人正遭受噪音导致的听力损失。未来十年，因噪声暴露导致听力障碍的人数将大幅增加。长期以来，噪声性听力损失的治疗一直是临床上的难题，其中最主要的痛点是药物无法通过常规给药方式穿过血迷路屏障进入内耳发挥治疗作用。中耳局部给药可能为感音神经性耳聋的治疗带来新的希望。

近日，北京友谊医院柳柯教授团队与清华大学材料学院尹斓教授课题组联合在纳米科学领域顶刊ACS Nano（中科院及JCR双一区，IF:17.1）以长文（Research Article）发表题为“Complete Restoration of Hearing Loss and Cochlear Synaptopathy via Minimally Invasive, Single-Dose, and Controllable Middle Ear Delivery of Brain-Derived Neurotrophic Factor-Poly (DL-lactic acid-co-glycolic acid) -Loaded Hydrogel” 的论文，详细阐述了采用单次、微创、可控的中耳注射方法，将负载BDNF-PLGA的温敏水凝胶递送至中耳腔，通过定时缓释作用完全恢复了噪声暴露后小鼠的听力损失和耳蜗突触损害的系统工作。近日，北京友谊医院刘珂教授团队和清华大学材料研究所尹岚教授研究组联合发表的ACS Nano（中国科学院和JCR双一区，IF:17.1）发表了一篇题为“通过极小化、单剂量和可控中耳递送脑源性神经病理性因子-聚（dl-乳酸-co-乙醇酸）-负载水凝胶完全恢复听力损失和耳蜗突触素”的研究文章，这是一种单一的， 采用微创可控的中耳注射方法将载有BDNF-PLGA的温敏水凝胶递送至中耳腔，通过定时缓释完全恢复噪声暴露后小鼠听力损失和耳蜗突触损伤的系统性工作。

在这项研究中，两位合作伙伴首先设计并定制了一种可注射到鼓室的中耳给药系统。该系统包括PLGA-聚乙二醇-PLGA温敏水凝胶、PLGA纳米缓释微球和载药脑源性神经生长因子（BDNF）。这种专门用于鼓膜注射的水凝胶在温度低于30.5℃时可转化为液体，当温度达到37℃时可迅速转化为半固体。这一特性确保了载药水凝胶适用于鼓膜注射并在中耳腔内停留较长时间。所制备的水凝胶的表征实验表明，BDNF-PLGA微球具有良好的形貌，负载BDNF-PLGA的PLGA-聚乙二醇-PLGA水凝胶可在两周内完全降解，该温敏药物传递系统具有良好的药物缓释能力（图1）。

图一。该给药系统具有良好的形貌、降解和缓释能力——透射电子显微镜证实了BDNF-PLGA微球的良好形貌，降解研究表明载有BDNF-PLGA的PLGA-聚乙二醇-PLGA水凝胶可在14天内完全降解。体外药物释放实验表明药物释放可以通过多种机制控制。

接下来，研究人员观察了将载药水凝胶注射到中耳后在两周内将BDNF释放到内耳的效果。在这项研究中，研究人员使用带有绿色荧光的C6染料来评估凝胶缓释药物进入内耳的情况。他们发现，通过凝胶缓释进入内耳的药物浓度和剂量明显高于中耳注射组，仅略低于通过半规管手术直接引入药物的观察组。结果表明，这种特殊设计的温敏载药水凝胶进入中耳后具有优异的内耳缓释效果。此外，研究发现通过中耳进入内耳的BDNF有效激活TRKB信号通路（图2），从而在修复耳蜗带状突触损伤中发挥作用。

图二。载有BDNF-PLGA纳米颗粒的温敏水凝胶在内耳中的缓释效果评估-与通过半规管手术将C6染料直接注射到C6和中耳相比，载有C6-PLGA纳米颗粒的PLGA-聚乙二醇-PLGA温敏水凝胶可以有效地将C6绿色荧光染料缓释到内耳中。此外，进入内耳的BDNF激活了其下游的TRKB信号通路。

之后，研究人员将载药温敏水凝胶注射到噪声性听力损失和带状突触损伤小鼠的鼓室中，并在注射后第2、7和14天检测小鼠的听力变化。结果显示，在注射载有BDNF的水凝胶后的第7天，小鼠的听力可以观察到恢复，在注射后的第14天，小鼠的听力完全恢复，也就是说，与未接触噪声的正常对照组小鼠相比，两组小鼠的听力阈值没有显著差异（图3）。

图3。鼓室内注射载有BDNF-PLGA纳米颗粒的温敏水凝胶可以完全恢复噪声性听力损失小鼠的听阈水平。

此外，该研究还展示了载药温敏水凝胶在“鼓室注射-中耳滞留-排泄”过程中的动态变化。为了便于观察，研究人员使用食品添加剂（舒格曼）将注射的水凝胶调整为深绿色，并使用高分辨率内窥镜系统收集整个手术和变化过程的图像。实验结果表明，鼓室内注射后水凝胶立即充满中耳腔，到注射后第14天，残留在中耳中的水凝胶再次变成液体，并通过8-12小时的温度变化调节完全通过咽鼓管排出体外（图4）。该实验表明载药温敏水凝胶中耳给药系统具有微创、可控、可释放、无残留的特点。

图4。载有BDNF-PLGA的温敏水凝胶在从中耳持续释放后完全通过咽鼓管排出体外-图像显示了注射前的正常鼓膜和注射后充满水凝胶的中耳。注射后第14天，中耳腔内的凝胶通过12小时的温度变化逐渐完全排出。

总的来说，这项研究找到了将热敏水凝胶注射到中耳的最佳指标，使其可以在“液体-半固体”之间可控地切换，并牢固地附着在内耳的圆窗膜上，从而实现药物持续高浓度缓释到内耳的目标。本研究设计的中耳给药系统由三部分组成:温敏水凝胶、纳米缓释微球和药物（BDNF）。这些元素与鼓室注射操作相结合，形成了一个理想的中耳局部给药系统，在本研究中表现出高效、可控、微创、无残留和单一操作等诸多优良特性（图5）。该研究证明“一针治愈耳聋”在动物实验层面是可实现的干预目标，因此有望引领未来感音神经性耳聋治疗的新革命，并可能具有重要的临床转化前景。

图5。研究的总体策略、机制和流程示意图。

首都医科大学附属北京友谊医院是本研究的第一交流单位。首都医科大学附属北京友谊医院的刘珂教授和清华大学材料研究所的尹岚教授是本文的通讯作者。清华大学材料研究所的于倩茹博士、郭蕊博士和刘胜男博士是本文的共同第一作者。首都医科大学附属北京友谊医院龚书生教授、李阳助理研究员、英国国王学院盖伊和圣托马斯医院蒋丹教授均参与了此项研究。本研究得到了国家自然科学基金面上项目和重点项目的资助。