基因疗法的复兴：安全、有效、持久丨医麦新观察

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2020年10月20日/医麦客新闻 eMedClub News/--基因疗法是运用重组DNA技术，将具有正常基因及其表达所需的序列导入到病变细胞或体细胞中，以替代或补偿缺陷基因的功能，或抑制基因的过度表达，从而达到治疗遗传性或获得性疾病的目的。相比于其他药物，基因治疗的优势在于解决根本问题，有望通过一次性方式治疗疾病。

基因疗法主要分为两大类，依据细胞导入基因载体的不同，分为非病毒载体（比如质粒DNA）和病毒载体（腺病毒、腺相关病毒、慢病毒、疱疹病毒）。

在过去几年里，基因治疗领域得到了极大的发展，越来越多的疾病通过基因疗法得到控制和治疗，各大药企和科学家们一直致力于该领域的研究和开发。目前，三款以重组AAV为载体的基因治疗药物已经获批上市，它们是UniQure公司开发的Glybera（AAV1，已退市），SparkTherapeutics公司开发的Luxturna（AAV2）和诺华公司开发的Zolgensma（AAV9）。由此我们可以看出AAV基因疗法的潜力是巨大的。

命途多舛的基因疗法

自1990年开始，全球共有数百个实验室加入到了基因疗法的研究队伍中来。有超过4000位病人参与了大约500个临床试验。而基因疗法的基础研究显示出的对各种疾病，包括糖尿病、癌症、镰刀细胞贫血的治疗效果，加剧了这场长达十年的狂欢。

1999年，美国一位18岁少年Jesse Gelsinger进行了针对先天性鸟氨酸转甲酰酶缺陷症的基因疗法临床试验后，体内产生了严重的免疫反应，并于4天后去世。

这场试验使得一位年轻人失去了生命，一位顶级科学家被禁止十年内进入临床试验，以及造成基因疗法在一定程度上停滞发展！

现今，基因治疗在经历了一段过山车轨迹之后，当下正进行复兴。根据细胞导入基因载体的不同，基因疗法主要分为两大类，分为非病毒载体（比如质粒DNA）和病毒载体（腺病毒、腺相关病毒、慢病毒、疱疹病毒）。

该领域的核心仍然在很大程度上依赖于已经进展很大的基因转移系统。无论是在体（in vivo）还是离体（ex vivo）基因治疗，其第一步都是将治疗性转基因/基因编辑工具包装进递送载体，然后通过扩增宿主细胞系，以达到足够高的载体浓度。

基于安全性和治疗性DNA容量问题，非病毒递送方法变得越来越普遍。最简单的非病毒基因传递系统如裸DNA、质粒DNA，当直接注射到某些组织，特别是肌肉时，产生显著水平的基因表达，但仍然低于用病毒载体实现的基因表达。

目前，病毒载体仍然是基因治疗试验最流行的递送方法，迄今为止，已用于大约三分之二的试验。

不仅仅是校正基因

药物递送

基因治疗技术不仅仅直接用于治疗多基因疾病中有缺陷的部分，还可以改善用于疾病治疗的蛋白质的递送。最典型的例子就是RegenXbio开发的RGX-314，用于治疗新生血管性年龄相关性黄斑变性。

该基因疗法就是使用了NAV AAV8载体，该载体编码中和血管内皮生长因子（VEGF）的单克隆抗体片段。一次视网膜下注射RGX-314足以持续合成抗VEGF治疗蛋白，避免重复玻璃体内注射VEGF中和蛋白。

修饰基因平台

Ocugen视网膜科学顾问委员会主席眼科医生Mohamed Genead对一种革命性的新方法——修饰基因平台感到兴奋，该方法通过在视网膜中过表达视网膜核激素受体（NHRs）的上游调节基因而采取了“基因独立的方法”，而不是试图纠正单个基因的突变。

▲ Ocugen修饰基因疗法平台设计视网膜细胞，过度表达核激素受体（NHRs），以治疗多种遗传性失明。这将上游修饰基因引入细胞，无论其特定的遗传原因如何，都能恢复正常功能或体内稳定。

Genead表示：“过表达的NHRs不能纠正基因突变；相反，它可以纠正疾病的表型。常规基因疗法有几个局限性：可以包装进入病毒的DNA数量有限；如果您已经识别出基因突变，基因疗法就可以奏效，但是大多数遗传疾病都没有发现突变。”

NHR的过表达调节内质网应激，以促进具有缺陷基因的细胞的正常功能。Genead评论说：“其功效仍有待在临床试验中证明，但如果我们在患者中看到的结果与动物模型中所见的一样，视网膜变性患者的治疗范例将发生重大转变。”

化学疗法

连续气道正压通气机或外科手术是目前用于阻塞性睡眠呼吸暂停的治疗方法，阻塞性睡眠呼吸暂停是一种舌头失去肌肉张力并阻塞睡眠患者上呼吸道的疾病。患者表现为疲劳、代谢中断或者中风，严重者会导致死亡。

约翰霍普金斯医学院的研究人员正在探索一种替代方法。他们正在评估是否可以使用DREADDs（由设计药物独家激活的设计受体）来激活颏舌肌，从而改善睡眠时的呼吸。

约翰·霍普金斯大学研究助理Thomaz Curado博士说：“我们正在将合成药物的设计受体植入特定的脑细胞，以保持呼吸道通畅。如果在人体临床试验中成功转化，这意味着一次性注射和夜间用药将消除因阻塞性睡眠呼吸暂停而死亡的风险。”

对传染病具有抵抗力

单基因疾病和传染病正在使用同样的工具和概念进行治疗。威尔逊说：“我们正在进行一项非常积极的计划，使用AAV作为一种预防COVID-19感染的方法。AAV载体被用于改造患者的细胞以表达蛋白。在这个过程中，这些蛋白提供了对COVID-19的抵抗力。

AAVCOVID是一种基于基因的疫苗，它在AAV衣壳中提供SARS-CoV-2的基因序列，由宾夕法尼亚大学和马萨诸塞州眼耳及马萨诸塞州综合医院的基因治疗计划联合开发，计划于今年晚些时候进入临床试验。

基因疗法面对的巨大挑战

目前，在基因治疗引起的毒性和炎症的研究中，对免疫系统如何对外来载体作出反应的基本理解存在缺失。

Spark Therapeutics首席科学官Federico Mingozzi博士认为，普遍存在的AAV载体的局限性之一是增加针对该载体本身的抗体应答。因此，人们对内肽酶（IdeS）感兴趣，IdeS可以降解循环中的抗体而不会破坏产生抗体的B淋巴细胞。这种酶已经在诊所的移植患者中使用，对基因治疗有两个主要好处：它可以用于治疗血清反应阳性的患者，并在允许的情况下重复给药。

▲ 抗AAV的中和抗体在人类中很常见，并限制了基于AAV的基因治疗产品的功效。IdeS可以在短期内降解循环中的抗体，而不会影响产生抗体的淋巴细胞。Spark Therapeutics表示，即使重新注射AAV，也可以提高小鼠和非人类灵长类动物的有效基因转移，并已证明对移植患者是安全的。

Mingozzi说：“一旦使用IdeS，你会发现循环抗体急剧下降。它们会在3-4天内保持在低位，然后再次上升。当然，它必须与基因疗法一起在人体中进行测试，但是它具有非常好的安全性。”

威尔逊说：“现在，我们正处于一场革命的开端。基因治疗的前进方向是使其更安全、更有效。”它的持久性与环境有关，但取决于三个关键因素：基因组必须稳定，细胞必须持久，治疗性基因表达不能被关闭。“这三个方面，我认为最大的挑战是确保它的表达是持续的。”

萨拉·劳伦斯学院人类遗传学计划学生研究主任Laura Hercher表示：“主要障碍将是价格和可及性。不幸的是，在那些没有钱花在单个病人身上的国家中，只有非常富有的人才能使用。”

根据美国知名处方药比价网站GoodRx发布的2019年全球最昂贵药物榜单，两款AAV基因疗法占据了前两名，分别是212.5万美元的Zolgensma和85万美元的Luxturna。2019年6月，欧盟批准了Bluebird bio针对重型β地中海贫血的基因疗法Zynteglo(LentiGlobin)，其使用慢病毒载体转导CD34+细胞，177万美元的定价使其成为目前全球第二昂贵的药物。

价格主要归因于制造的高成本。要想生产足够的载体用于治疗，需要大量的资源和专业知识以及合适的生产系统。

结语

基因疗法的出现，给予了无法治疗的疾病治愈的希望，但现阶段的基因疗法也存在出多不足，我们期待在研究者的不断努力之下，基因疗法能克服挑战，发挥全部的潜力，惠及患者！

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参考资料：

1.https://www.genengnews.com/insights/gene-therapys-renaissance/

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