走向最终的治愈 浅析AAV基因疗法的临床进展
The following article is from 宜明细胞 Author Dr.Yang
目前已知的由基因突变导致的罕见性遗传性疾病大约超过7000种。据美国国家罕见疾病组织(National Organization for Rare Disorders)的数据显示，全世界有数亿名患者罹患这类疾病，其中三分之二是儿童，且95%以上的患者无药可医。即使获批的极少数药物也仅能控制或者改善症状，并不能解决根本的遗传性病因，而且这些药物需要终身服用，这也为患者及家庭带来了极大的精神和经济压力。
多年以来，研发基因疗法，修复或改变患者的问题基因以最大限度地改善/消除症状，一直是众多研究人员所追逐的梦想。经过几十年的不懈努力，终将梦想变为现实。基因疗法为数以亿计的挣扎在黑暗中的患者带来了生机。2012年10月，美国食品和药物管理局(FDA)批准Glybera上市，该药用于纠正遗传性脂蛋白脂肪酶缺乏症(LPLD)，LPLD可导致严重的胰腺炎。作为首个获批的基因疗法，Glybera上市是历经坎坷的基因治疗领域的里程碑。然而，由于LPLD极低的发病率（～百万分之一），逾百万美金的天价，造成了Glybera有价无市的危机。再加上公司所承担的高昂维护费用，最终导致Glybera的商业化进程在2017年夭折。截止Glybera退市，全球仅有31人接受了该药的治疗。迄今为止，除了Glybera，获批上市的基因药物共有五个：分别是Luxturna（AAV）、Zolgensma（AAV）、Yescarta和Kymriah（均为CAR-T细胞疗法)、 Imlygic（溶瘤病毒载体）以及Strimvelis (伽马逆转录病毒)，其中三个应用的是AAV载体。另外还有数十种治疗方法处在临床试验阶段。各种形式的临床基因治疗也正在迅速发展。这其中最被看好的病毒载体就是AAV，因为AAV具有良好的安全性和较高的递送效率。表1｜获批上市 的AAV基因药物
根据 clinicaltrials.gov提供的数据，94个已完成的试验主要靶向四个器官：眼睛、肝脏、肌肉和中枢神经系统，针对最多的三种适应症为帕金森病以及A/B型血友病。下面我们简要回顾一下AAV疗法的临床研究应用的进展。
图1｜AAV基因疗法临床试验的趋势 a：每年启动的试验数量；b：试验的分期；c ：不同时期AAV衣壳的应用；d：不同时期启动子的应用。
血友病
自上世纪90年代以来，用于血友病的基因治疗试验一直都很活跃。早期的试验表明AAV载体在人体中耐受性良好，几乎没有别的不良反应。研究人员还发现，人体内存在的AAV中和抗体（NAb）削弱了AAV基因疗法的疗效。在随后的试验中，研究人员选择性招募低水平Nab的 患者并且联合应用短期免疫抑制剂。
表2｜B型血友病在过去十年的研究进展
经过不懈的努力，2011年终于实现了B型血友病基因治疗的首次长期成功。该研究招募了严重B型血友病患者并随机分为三组，分别给予2×1011、6×1011和2× 1012 vg/kg的scAAV2/8-LP1-hFIXco治疗。三组患者的FIX水平均表现出稳定地剂量依赖性增加，其中高剂量组的所有6例患者血清FIX水平达到正常值的5.1±1.7%，同时出血率降低了90%以上。7年后的随访结果显示，所有这些患者的FIX水平和凝血能力稳定。这些令人振奋的结果为之后的AAV载体的优化以及剂量的选择提供了重要的参考依据。
表3｜A型血友病的临床试验研究
Unique在2015年启动了一项以AAV5衣壳（AMT- 060）为载体，剂量为5×1012和2×1013 vg/kg的临床试验（NCT02396342），该试验的疗效与安全性与之前使用的 AAV8衣壳载体相似（EudraCT2013-005579-42）。
Pfrizer & Spark 在B型血友病的临床试验中使用了改良的AAV8衣壳(SPK-9001)来递送多活性FIX变体（R338L）Padua，同时进一步降低了剂量(5 × 1011 vg/kg)，治疗后患者的FIX活性可维持在正常水平的33.7±18.5%左右。这些结果为将SPK-9001的3期临床试验(NCT03587116)提供了必要的数据。同时也为该公司的一项新的一期临床试验(NCT03489291, NCT03369444) 提供了有价值的参考，这项新研究旨在测试AAV5-和AAVS3-递送hFIX-Pauda效果。
眼睛是一个非常有潜力的基因治疗靶器官。主要原因如下：（1）眼睛的血液-视网膜屏障可以减少病毒载体向其他器官扩散从而避免系统免疫的激活；（2）视网膜由终末分化的细胞组成，因此也减少基因整合和染色体重组事件的发生；（3）眼睛的结构封闭，组织小，较低剂量即可达到治疗效果。新的眼科基因治疗临床试验的数量一直在稳步增长，正在进行的试验中，大约80%目前处于1/2阶段，估计有70%(超过40项试验)使用的是AAV载体 (https://clinicaltrials.gov/)。2017年12月，AAV2的基因疗法Luxturna获得FDA批准上市，这一里程碑事件为基因治疗在主流医疗实践中争取到了一席之地。Luxturna用于治疗RPE65基因突变引起的遗传性视网膜疾病 (Inherited retinal disease，IRD)。接受Luxturna治疗后，患者的光敏感性和视觉引导行为均有极大的改善，提高了生存质量。这一成功促使学术界和工业界建立概念验证，即基因治疗可以恢复或保护其他视网膜疾病动物模型的视力,包括但不限于：AMD、 CHM、 ACHM、视网膜色素变性、XLRS。然而，这些临床前的积极数据并没有成功复制到临床试验中，可能是因为AAV介导的转基因在靶细胞表达量不足，也可能是机体的免疫应答发挥了作用。
近年来AAV基因疗法在中枢神经系统（CNS）疾病中也显示了一定的潜力，而靶向CNS所面临的最大挑战就是如何穿越血脑屏障(BBB)。以SMA（脊髓性肌萎缩症）为例，SMA是由于SMN基因的突变或者缺失，导致脊髓前角运动神经元衰亡退化而引起的肌无力、肌萎缩的疾病。自2009年以来，进行了一系列关于SMA的研究。研究人员通过侧脑室内或静脉输注AAV9载体，穿越血脑屏障，在小鼠中枢神经系统中显著地表达了GFP，并实现了达到有治疗效果的表达水平。
2019年5月以AAV9为载体治疗SMA1的基因治疗药物Zolgensma成功获得FDA批准上市。在获批半年后，评估Zolgensma的疗效和安全性的START试验显示，12名患者中有11人可以摆脱呼吸机存活，另外两名患者在帮助下可以站立。长期随访研究也表明，Zolgensma具有持久性，患者在长达五年的随访期内达到及维持运动里程碑，参试者年龄超过5岁。
为了进一步评估SMA早期干预的影响，SPR1NT试验启动，该研究针对症状前婴儿(≤6周龄)。SPR1NT中期数据显示，出生后不久用Zolgensma治疗的症状前SMA婴儿实现了与年龄相符的运动里程碑。335名经Zolgensma治疗的患者的累积数据也显示了该药的安全性。
目前，AAV载体还在多种神经系统疾病的临床试验中进行了测试。例如使用AAV9和AAVrh10载体治疗Sanfilippo A型综合征(MPSIIIA)的试验已通过安全测试并进入2/3期临床试验(NCT04360265；NCT03612869)。此外， AAV2递送芳香族L -氨基酸脱羧酶（AADC）基因治疗已完成1/2期临床试验(NCT02852213, NCT02926066)，用于治疗AADC缺陷症的儿童患者。基于AAV的基因治疗单基因神经疾病的安全性和治疗潜力也鼓励研究人员将基因治疗推而广之，以治疗更复杂的神经疾病，如帕金森病和阿尔茨海默病。
中国早在上个世纪90年代就开始了基因治疗研究，首个临床试验可追溯到1991年，（全球首个基因治疗试验于1990年在美国进行）。2003年，中国还率先批准了世界上首个基因治疗产品Gendicine，一种以溶瘤腺病毒为载体，用于治疗晚期头颈癌的疗法。2016年，全球首个CRISPR临床试验也在率先在中国开展（见下图）。
图2｜中国基因治疗的里程牌
近年来，随着中国医药资本市场的壮大，国内涌现出越来越多的专注于基因治疗的高科技公司。今年3月底，纽福斯生物的NR082眼用注射液（rAAV-ND4，研发代号NFS-01）获得国家药品监督管理局（NMPA）颁发的IND许可，这是国内首个获批IND的基因治疗药物，该药在去年9月还获得美国FDA孤儿药认定。继纽福斯之后，NMPA 在今年5月正式受理信致医药科技（信念医药子公司）申报的AAV基因疗法BBM-H901的临床试验申请，该候选药物用于治疗B型血友病。
随着基因治疗领域在国内的日益活跃，以及药品上市许可人制度（MAH）的推行，国内医药市场对专业CDMO公司的需求日益迫切。据不完全统计，中国涉及基因CDMO服务的企业超过20家，其中宜明细胞自2018年起就深度布局一站式基因药物CDMO市场，在细胞与基因治疗领域建立了完善的CDMO服务体系。
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Ref：
1. The clinical landscape for AAV gene therapies. Nature Reviews Drug Discovery 20, 173-174 (2021) DOI: https://doi.org/10.1038/d41573-021-00017-7
2. Current Clinical Applications of In Vivo Gene Therapy with AAVs. Mol Ther. 2021 Feb 3;29(2):464-488 DOI:https://doi.org/10.1016/j.ymthe.2020.12.007
3. An overview of development in gene therapeutics in China. Gene Therapy (2020) 27:338–348 DOI:https://doi.org/10.1038/s41434-020-0163-7
4. https://clinicaltrials.gov/
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