原创丨Nature子刊公布首个儿童β-地贫患者基因治疗临床数据，骨内注射显著降低输血需求丨医麦猛爆料
2019年1月24日/医麦客 eMedClub/--基因疗法正在发挥着它的魔力，尤其是针对一些罕见的遗传疾病。近日，一项发表于Nature Medicine的研究表明，基因疗法特别适用于年轻患者，使得3名患有β-地中海贫血的年轻患者不再依赖输血的梦想成真。
这是第一个同时应用于成人和儿科患者的β-地中海贫血基因治疗临床试验（NCT02453477），涉及9名不同年龄的受试者，包括3名成年人（30岁以上）、3名青少年（14岁以下）和3名儿童（6岁以下），他们均患有严重的β地中海贫血并依赖输血。
可评估疗效的4名年轻患者中的3名实现了完全不依赖于输血，而3名成年患者的输血频率显著降低。只有1名接受治疗的儿童没有报告治疗对疾病进程产生积极影响，研究人员现在正试图了解原因。
这是Vita-Salute San Raffaele大学教授Giuliana Ferrari在米兰San Raffaele Telethon基因疗法研究所十余年的工作成果，并且可能归功于IRCCS San Raffaele医院、Telethon基金会和Orchard Therapeutics之间的战略联盟 。Giuliana Ferrari博士说：“这是β-地中海贫血基因治疗首次应用于儿科患者。到目前为止收集的结果不仅表明了它在这方面的安全性，而且还表明了其更大的有效性”。
Giuliana Ferrari博士（图片来源：Telethon）
β-地中海贫血是世界上最常见的单基因遗传性疾病之一，估计每年有60,000名婴儿出生时患有严重的输血依赖性地中海贫血（TDT），全球有超过200,000名患者。该疾病由β-珠蛋白（β-globin）基因突变引起的，导致血红蛋白减少（β+）或缺失（β0）。
尽管近年来患者的预期寿命有所增加，但慢性输血需求削弱了TDT患者的生活质量。异基因造血干细胞（HSC）移植是目前唯一的治愈性治疗手段，无地中海贫血的存活率超过80％。然而，这种方法仅适用于少数患者，并且与排斥反应和移植物抗宿主病相关。
从国内外针对遗传性血液疾病的相关治疗项目来看，β-地中海贫血等极有可能会是继LCA2先天性黑朦之后，下一个被攻克的单基因遗传病。基因治疗拥有无需配型，移植并发症少，无需长期服用免疫抑制药物等独特优势，并且有望一次性方式实现终身治愈。
为此，国外公司CRISPR Therapeutics、Sangamo Therapeutics，国内的博雅辑因正在研究利用基因编辑技术修复突变来治疗β-地中海贫血症。
采用经修饰的自体HSC进行基因治疗以表达β-珠蛋白是另一种潜在的治疗手段，其中进展最快的是bluebird bio公司，预计其LentiGlobin基因疗法将于今年在欧洲上市，针对患有TDT和非-β0/β0基因型的青少年和成年患者。
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与bluebird bio类似，IRCCS San Raffaele医院进行的这项1/2期试验使用了GLOBE慢病毒载体（lentiviral vector）转导的HSCs。
GLOBE慢病毒载体结构（图片来源：Nature Medicine）
基于安全证据的交错设计，这项试验允许包括青少年和儿童患者。为了避免将静脉输注的HSCs捕获到滤器器官中，研究还使用了不同于bluebird bio（静脉注射）的骨内注射（intrabone）。临床前结果显示，与静脉注射相比，骨内注射有利于直接归巢到骨髓空间，细胞再生频率更高，并且显著减少由于非靶器官捕获造成的非特异性损失。
2015年9月至2017年12月期间，9名患者接受了治疗。截至2017年12月，7名患者接受了> 12个月的随访，报告了疗效结果。所有患者的基因治疗前输血量均较高（中位数为255ml/kg，范围为197-324ml/kg），严重突变（β0或严重β+ IVS I-110）和中位随访18个月（1-28个月）。
GLOBE慢病毒载体 - 转导的CD34+细胞（试验药品）以中位数细胞剂量19.5×10^6/kg（范围16.3-20.0/kg）给予，中位VCN为0.9（0.7-1.5）和转导效率为60％（38-77％）。
临床试验中参与者的特征（图片来源：Nature Medicine）
参与者在中位时间31天（范围27-47天）后出院，并且在最后一次就诊时临床表现良好，中位随访时间为18个月（范围0.9-28个月）。不存在潜在的程序性风险，例如局部骨损伤、感染或出血、全身性栓塞、呼吸抑制或低血压，以及可归因于药品的不良反应。
化疗相关毒性较轻，5名参与者为1-2级粘膜炎，4名参与者为1-2级皮疹，参与者9为1级高胆红素血症。报告了5种严重的传染性不良事件并且已经解决。
关于给药
基因治疗过程平稳，中性粒细胞尤其是血小板植入时间与自体干细胞移植相当，并且短于其他HSC基因治疗研究。结果显示，骨内注射可能有利于缩短血小板移植时间，中位数15天（范围10-24天）；对比LentiGlobin BB305，在HGB-204和HGB-205研究中分别为39.5天（范围为19.0-191.0天）和23天（范围为20-26天）。
这对于地中海贫血患者特别相关，因为终生接触输血可能导致血小板输注难以治疗，因此在发育不良时有发生危及生命的出血风险。
将正确的造血干细胞直接重新注入骨骼中，以促进其在骨髓中的植入（图片来源：ANSA）
对骨髓和外周血系中VCN的定量PCR分析显示，载体标记的细胞通常在前6个月增加，然后在大多数参与者中稳定。与之前的HSC基因治疗试验一致，可以检测到较低且缓慢增加的标记CD3 +细胞水平。
儿科患者具有优于成人的VCN和CFC数据（图片来源：Nature Medicine）
在3名成人中，CD34+细胞中的VCN和慢病毒载体阳性集落形成细胞（CFCs）的比例在第2个月到第3个月达到峰值，然后从第12个月开始下降并稳定下来（VCN：中位数0.50，范围0.44-0.55; 慢病毒载体阳性CFC百分比：中位数37.5％，范围36.0-40.0％）；
在儿童中，趋势更加异质（VCN：中位数1.19，范围0.15-2.37; 慢病毒载体阳性CFC百分比：中位数39.3％，范围12.6-76.4％）。与成人参与者相比，CD34+克隆形成祖细胞中的中位数VCN值在儿科患者中更高。红细胞CD36 +或GpA+细胞中的VCN与CD34+细胞中的相似，表明转导的HSC库随时间推移谱系维持。
关于输血需求
在最后一次随访中，与基线相比，3名成人的输血需求减少。
参与者1：进行了为期9个月的无输血间隔，然后重新引入输血支持，因为血红蛋白<100 g/100ml，但输血频率和血容量要求降低；
参与者2：继续输血，与基因治疗前相比轻度减少；
参与者3：以较低的频率和体积继续输血以维持血红蛋白目标>100g/100ml。
在可评估疗效的4名年轻参与者（<14岁）中，3名在基因治疗后不久接受了最后一次输血，并且在最后一次随访中仍然没有输血。总血红蛋白水平随时间稳定，与CD34+祖细胞中的VCN呈正相关。
参与者4：严重的β+突变（纯合IVS I-110），观察到最高血红蛋白水平，达到14g/100ml，并且其基因修饰细胞具有最高频率和VCN；
参与者6：β+突变（IVS I-110 /IVS I-6），达到约10g/100ml的血红蛋白水平；
参与者7（儿童）：β0β0基因型，在最后一次随访中实现了无需输血和血红蛋白水平8.4g/100ml，外周血涂片中没有成红细胞，表明没有显著的无效红细胞生成。
β0β0基因型的参与者5在所有谱系中发生了意外的VCN下降并因此缺乏临床益处，需要恢复输血支持。基因治疗当天的克隆形成试验显示该参与者与其他人相比有更多的集落，表明可能是低效的骨髓生态位消耗。
输血需求及累计输血量（图片来源：Nature Medicine）
在实现输血非依赖的参与者中，无效红细胞生成和骨髓形态的红细胞发育不良变化减少。与此结果一致，免疫表型分析显示恢复到终末红细胞分化的进展，并且血涂片显示红细胞形态的改善。这在产生最高血红蛋白水平的参与者4中尤为明显。
对比LentiGlobin的上述两项联合1/2期多中心研究，22例TDT患者的近期结果显示，大多数非β0β0患者实现了无需输血，而β0β0患者主要实现了减少输血需求。其中，15例实现无需输血的成人患者中有9例患有轻度βE突变。但这在本项试验中并不存在，这些患者在基因治疗前的输血需求要高得多（中位数为每年255 ml/kg, vs. 164和182 ml/kg）。
初步数据表明，外周血和骨髓细胞中的VCN>0.8以及基因校正的CD34+祖细胞的40％以上植入可能是在受严重基因型影响的患者中实现免于输血的门槛。
研究者认为，“虽然我们无法证明药品中的VCN与临床获益之间的关联，但在此试验中，体内高VCN似乎是临床获益的贡献者之一。为了减少基因治疗结果的变异性，需要进一步优化HSC基因转移，以便观察到在其他研究中可以实现的水平。”
此外，研究结果支持降低毒性的骨髓清除调节后以及受严重突变影响的儿科患者的一次性HSC基因治疗的安全性和有效性。令人放心的安全性结果支持非常年轻的患者，他们可能拥有更有效的造血重建与基因校正细胞，继而促使更高的临床益处。
作者认为，儿科患者的优越临床结果可能与HSC再生能力和骨髓生态位功能的生物学差异有关，这些可能在衰老过程中受到损害。成人患者中，无效红细胞生成、血液输血、铁超负荷和成人合并症的较长历史可能导致HSC长期植入受损，导致不太有利的结果。
未来，更长时间的随访和更多患者的结果将提供关于该治疗的长期疗效和安全性的进一步证据，以证实这项基因疗法是否可以治愈跨越更大年龄区间的TDT患者。
参考出处：
https://www.nature.com/articles/s41591-018-0301-6
https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02453477
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