基因疗法“卷土重来”，科学家们如何使其更安全？

长期以来，安全性一直是基因治疗研究的主要关注点。上世纪末，在经历了基因治疗试验参与者去世，以及世纪之交发现与基因治疗相关的癌症之后，大量临床试验关闭，投资者退出，蓬勃发展的基因治疗迎来了至暗时代。

但在过去十几年中，该领域已经复苏，世界各地的监管机构已经批准了几个备受瞩目的基因疗法，用于治疗癌症、失明和代谢紊乱等疾病；一系列针对具有严重后果的遗传疾病也取得了令人鼓舞的临床试验结果，包括镰状细胞病和一些血癌。美国总统JoeBiden的代理科学顾问FrancisCollins在2022年的ASGCT会议上说：“我们正在推进基因治疗。”“但我们仍有数千种疾病尚未解决。”

在研究人员努力开发针对新疾病的治疗方法的同时，他们也在努力应对另一个令人担忧问题——对治疗产生的免疫反应及其相应的危险的副作用。

在今年5月16日至19日在华盛顿特区举行的美国基因与细胞治疗学会(ASGCT)年会上，这一问题成为了一个热门话题，演讲者讨论了炎症对基因治疗的影响以及如何减轻这些影响。“炎症是理所当然的，但在以前，我们通常避而不谈，”佛罗里达州盖恩斯维尔VitreoreretinalAssociates 的外科医生ChristineKay 在谈论眼部疾病的基因疗法时说。“但我很高兴我们开始重视这件事（免疫反应）了。”

• 免疫干扰（Immune interference）

免疫反应会削弱基因疗法的效果，长期以来，研究人员都一直对此如鲠在喉。治疗通常依靠病毒将具有治疗效果的基因运送到细胞中，但如果患者已经具有针对该病毒的抗体，那么抗体可能会中和病毒进而阻碍治疗。因此，基因治疗临床试验通常仅限于未产生相关抗体的人群。

在大多数基因治疗研究中，该相关基因由某种腺相关病毒(AAV)进行运送。腺相关病毒(AAV)是一组小型病毒，已被研究用于该领域近40年。宾夕法尼亚州费城儿童医院血液学研究员DeniseSabatino在ASGCT上说，成千上万人接受了基于AAV的基因治疗。美国食品和药物管理局批准的一些基因疗法——包括治疗脊髓性肌萎缩症的Zolgensma(onasemnogene abeparvovec) 和治疗一种可导致失明的视网膜营养不良形式的Luxturna(voretigene neparvovec)——也依赖于AAV病毒。

AAV载体也被用于像CRISPR–Cas9系统介导的基因编辑临床试验。美国国立卫生研究院(NIH)已经启动了一项研究AAV载体的计划，希望开发人员可以简单地将新的治疗基因交换到病毒基因组中来治疗特定疾病，而无需进行大型临床试验去验证其安全性。尤其当涉及罕见遗传疾病时，大型临床试验更加困难。

随着基因治疗的研究人员在更多疾病中尝试提高该疗法的有效性，“免疫反应已成为AAV基因治疗中需要真正面对和解决的重点”，费城SparkTherapeutics 的基因治疗研究员和联合创始人，Luxturna的开发者FraserWright在ASGCT上说。“在人类受试者中AAV的剂量增加越多，就可以看到越来越多的严重不良事件。”弗雷泽补充说，其中也包括死亡。

• 炎症反应（Inflammatory response）

Wright说，以前，针对AAV载体或其搭载基因的抗体，人们主要担心这些抗体会影响基因治疗的效果，或者妨碍人们重复给药。但最近，研究人员已经意识到，抗体可以刺激炎症分子的产生，激活细胞死亡途径并触发杀伤性T细胞的发育，这些杀伤性T细胞可以靶向含有AAV的细胞进行破坏。

ASGCT会议的研究人员报告了从多个角度解决以上问题的努力。有些人正在寻找AAV的替代品，Collins指出NIH的体细胞基因组编辑项目在研究病毒载体的同时也在研究非病毒载体。“我认为我们中的很多人都会对我们可能需要一直使用AAV感到担忧，并且希望拥有一些可以合理降低风险的替代品”他说。

在马萨诸塞州波士顿哈佛大学WyssInstitute for Biologically Inspired Engineering，病毒免疫学家YingKai Chan正在尝试设计更安全的AAV载体。他在会议上说，当调查人员使用更多的AAV时，风险会增加：“我非常喜欢减少剂量。”但他补充说，要做到这一点，可能需要开发使用更少病毒的更有效的治疗方法。

一些人正试图将AAV基因组“人源化”，以使其不太可能激活免疫途径。例如，在人类中，当DNA碱基C直接跟随碱基G时，它通常带有一个称为甲基的化学基团。但AAV的不含甲基的CG基团比例较高——这对免疫系统来说是一个潜在的危险信号。Wright提供的数据显示，增加富含CG的区域的甲基化会降低称为细胞因子的炎症促进分子的激活。但是，他补充说，有一个潜在的权衡：同样的甲基化，如果使用过多，也可能抑制基因表达，包括AAV携带的治疗基因的表达。

• 抑制免疫（Suppressed immunity）

还有一些人正在研究抑制有害免疫反应的方法。基因疗法通常与免疫抑制剂（例如类固醇）一起使用，但有人担心这种疗法有时无效，并且可能使接受者容易受到感染。在意大利米兰的圣拉斐尔Telethon基因治疗研究所研究干细胞的AnastasiaConti在ASGCT会议上报告说，一种名为anakinra的药物可以减少基因编辑引发的炎症。该药物还可能通过减少经过编辑的衰老造血干细胞的数量来增强基因编辑治疗的效力——这意味着它们仍然存活但已停止分裂。

在马萨诸塞州沃特敦的SelectaBiosciences，研究人员正在开发一种可以被免疫细胞吸收的纳米颗粒，该纳米颗粒与一种称为雷帕霉素的药物偶联，这种药物有时用于在器官移植后抑制免疫系统。首席科学官KeiKishimoto在会议上说，在非人类灵长类动物中，研究小组发现，服用三个月的纳米颗粒可以阻止抗体对AAV衣壳的反应。Spark的研究人员测试了一种抑制免疫调节剂IL-6的药物。他们发现这种治疗降低了非人类灵长类动物中针对AAV衣壳的抗体水平。在小鼠中，由于这种治疗降低了免疫反应，使得动物可以接受多轮AAV介导的基因治疗给药。

最后，可能需要一整套“策略工具箱”来解决炎症问题，Chan说。他补充说，随着基因疗法的范围不断扩大，研究人员需要开发工具来监测身体难以进入的部位（如大脑）的潜在危险炎症。许多关于炎症的研究已经在眼睛中进行，研究人员可以相对容易地看到治疗后几个月发生的变化。“我们如何才能真正知道中枢神经系统或耳朵发生了什么？”Chan问。“我们不可以因为看不到就长时间欺骗自己说没有问题。”

参考资料：

https://www-nature-com

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