基因療法能夠?yàn)閭鹘y(tǒng)治療手段無(wú)法觸及的疾病提供治療選擇！自2016年以來(lái)，歐盟EMA和美國(guó)FDA已經(jīng)批準(zhǔn)了6款基因療法產(chǎn)品，其中包括治療B細(xì)胞血癌的兩款CAR-T細(xì)胞療法，和四款治療嚴(yán)重單基因遺傳病的基因療法。今年，美國(guó)FDA和歐盟EMA分別批準(zhǔn)了諾華（Novartis）治療脊髓性肌肉萎縮（SMA）的Zolgensma和bluebird bio治療β地中海貧血的Zynteglo。如今，超過(guò)800個(gè)細(xì)胞和基因療法項(xiàng)目處于臨床開(kāi)發(fā)階段，可以預(yù)見(jiàn)更多細(xì)胞和基因療法將獲批上市。近日，著名醫(yī)學(xué)期刊《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》（NEJM）上的一篇綜述對(duì)這一領(lǐng)域的現(xiàn)狀和未來(lái)進(jìn)行了盤點(diǎn)，藥明康德內(nèi)容團(tuán)隊(duì)今天將與讀者們分享這一綜述的精彩內(nèi)容。

       基因療法的基本原理

       治療遺傳病的基因療法的目標(biāo)是：持續(xù)表達(dá)治療性基因或轉(zhuǎn)基因，維持足夠水平的基因表達(dá)，從而在緩解或治愈疾病癥狀的同時(shí)，將副作用降至最小。目前有兩種基本策略：一是使用整合性載體，將轉(zhuǎn)基因?qū)敫杉?xì)胞或祖細(xì)胞中，讓轉(zhuǎn)基因可以傳遞到每個(gè)后代細(xì)胞中；二是使用非整合性載體，將轉(zhuǎn)基因遞送到長(zhǎng)期存活的細(xì)胞中（它們可能不再分裂或者分裂非常緩慢），確保轉(zhuǎn)基因能夠在細(xì)胞中長(zhǎng)期表達(dá)。對(duì)干細(xì)胞的轉(zhuǎn)導(dǎo)通常離體（ex vivo）進(jìn)行，需要使用整合型載體，而向長(zhǎng)期存活的細(xì)胞中遞送基因療法通常使用體內(nèi)（in vivo）基因遞送手段。

       使用離體轉(zhuǎn)導(dǎo)策略，研究人員需要從患者身上獲取細(xì)胞，導(dǎo)入治療性基因，然后利用與造血干細(xì)胞移植類似的方法將這些改造過(guò)的細(xì)胞輸回患者體內(nèi)。這一策略需要遞送基因的載體、被遞送的基因片段，以及一個(gè)技術(shù)復(fù)雜的設(shè)施來(lái)處理這些細(xì)胞。與之相比，體內(nèi)基因遞送系統(tǒng)的使用跟其它藥品類似，包含轉(zhuǎn)基因的載體通常被冷凍保存，它可以被藥劑師解凍和準(zhǔn)備好，通常門診手術(shù)就可以完成給藥。

       使用基因療法治療遺傳病需要的不只是發(fā)現(xiàn)致病基因。轉(zhuǎn)基因需要被遞送到與生理學(xué)相關(guān)的靶點(diǎn)組織或細(xì)胞中，它們需要穩(wěn)定表達(dá)，而且必須不會(huì)影響這些細(xì)胞的正常功能。

       安全性考量

       在獲得與基因療法相關(guān)的臨床數(shù)據(jù)之前，研究人員已經(jīng)列出了它們潛在的理論風(fēng)險(xiǎn)。而臨床數(shù)據(jù)的產(chǎn)生重新為這些風(fēng)險(xiǎn)的重要性進(jìn)行了排序?，F(xiàn)在我們知道，整合型載體（例如逆轉(zhuǎn)錄病毒載體）的主要風(fēng)險(xiǎn)是插入突變（insertional mutagenesis）——它們可能通過(guò)整合到細(xì)胞的DNA中，擾亂DNA上原有基因的功能。對(duì)于體內(nèi)遞送基因療法的載體，主要風(fēng)險(xiǎn)來(lái)自對(duì)載體的免疫反應(yīng)。

       對(duì)于插入突變，降低這一風(fēng)險(xiǎn)的主要方法是設(shè)計(jì)更安全的病毒載體（例如慢病毒載體）。而免疫反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)可以通過(guò)使用輔助性免疫調(diào)節(jié)藥物來(lái)控制。前期研究的失敗和意外不良事件的經(jīng)驗(yàn)對(duì)這些優(yōu)化措施的開(kāi)發(fā)作出了重要的指導(dǎo)。

       離體基因療法

       治療嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷（SCID）——我們學(xué)到了什么？

       在2016年，基于造血干細(xì)胞和祖細(xì)胞（HSPCs）的離體基因療法達(dá)到了一個(gè)里程碑。EMA批準(zhǔn)Orchard Therapeutis公司的Strimvelis上市，治療腺苷脫氨酶（ADA）缺失導(dǎo)致的嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷。這一療法使用γ-逆轉(zhuǎn)錄病毒載體，將正常的ADA基因?qū)牖颊咦陨淼腍SPCs中，然后輸回患者體內(nèi)。

       20多年前，第一項(xiàng)使用γ-逆轉(zhuǎn)錄病毒載體治療ADA缺失性嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷的研究沒(méi)有獲得成功，因?yàn)檩敾鼗颊唧w內(nèi)后，定植在體內(nèi)的HSPCs數(shù)量不足。近10年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，想要維持長(zhǎng)久的ADA蛋白表達(dá)，需要在移植HSPCs之前，使用低劑量的白消安（busulfan）來(lái)殺死骨髓中原有的骨髓細(xì)胞，這可以為基因工程改造過(guò)的HSPCs留出空間，提高它們的定植水平。不幸的是，消除骨髓細(xì)胞的化療手段具有**，可能提高繼發(fā)性腫瘤產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，或者導(dǎo)致骨髓衰竭。目前，研究人員正在探索其它消除骨髓細(xì)胞的方法，其中包括基于抗體的消除手段。

       早期臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的另一個(gè)問(wèn)題是γ-逆轉(zhuǎn)錄病毒載體在某些患者中可能引起T細(xì)胞淋巴癌，導(dǎo)致他們需要接受高劑量化療和骨髓移植，這一嚴(yán)重副作用促使研究人員尋找更安全的病毒載體。

       慢病毒整合進(jìn)人類基因組的模式比γ-逆轉(zhuǎn)錄病毒載體更安全。雖然，生產(chǎn)臨床級(jí)別的慢病毒載體仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)，但是基于慢病毒的離體基因療法策略目前在多項(xiàng)臨床試驗(yàn)中治療免疫缺陷、代謝疾病和遺傳性血液病。

       治療地中海貧血和鐮狀細(xì)胞貧血癥

       治療β-地中海貧血和鐮狀細(xì)胞貧血癥的基因療法在經(jīng)過(guò)研究人員30多年的努力后終于見(jiàn)到了曙光。今年EMA批準(zhǔn)了bluebird bio開(kāi)發(fā)的Zynteglo，治療12歲以上的輸血依賴型β-地中海貧血患者（非β0/ β0基因型）。研究表明，基因療法的臨床效力與基因轉(zhuǎn)導(dǎo)效率、轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞中的病毒拷貝數(shù)目、和基因工程改造過(guò)的HSPCs的輸入劑量成正比。目前，有四項(xiàng)基因療法臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中，使用不同載體靶向不同基因，治療鐮狀細(xì)胞貧血癥。

       體內(nèi)基因療法

       體內(nèi)基因轉(zhuǎn)導(dǎo)研究將載體直接注射到患者體內(nèi)，它們被用來(lái)治療多種單基因疾病。AAV載體是大多數(shù)研究中使用的載體，它沒(méi)有致病性，而且不會(huì)引起強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)。AAV載體局限性之一是當(dāng)轉(zhuǎn)基因序列大于5 kb后，轉(zhuǎn)基因包裝進(jìn)載體的效率迅速下降。早先的臨床研究發(fā)現(xiàn)人體的免疫反應(yīng)是阻礙全身性AAV基因療法療效的主要障礙。因?yàn)楹芏嗳艘呀?jīng)受到過(guò)野生型AAV的感染，因此體內(nèi)不但具有靶向AAV的循環(huán)抗體，還有衣殼特異性記憶T細(xì)胞。開(kāi)發(fā)繞過(guò)已有抗體的中和效應(yīng)和控制細(xì)胞性免疫反應(yīng)的方法是推廣AAV臨床應(yīng)用的關(guān)鍵。

       第一款獲得批準(zhǔn)的AAV基因療法是uniQure公司開(kāi)發(fā)的Glybera。它在2012年獲得EMA批準(zhǔn)，治療脂蛋白脂肪酶缺乏癥。雖然由于市場(chǎng)需求很低，這款基因療法在2017年退市，然而它的批準(zhǔn)表明，基于AAV的基因療法能夠滿足監(jiān)管要求，因此激發(fā)了其它AAV基因療法的開(kāi)發(fā)。

       治療視力喪失

       在2017年12月，F(xiàn)DA批準(zhǔn)了Spark Therapeutics公司開(kāi)發(fā)的Luxturna，用于治療由于RPE65基因上的突變導(dǎo)致的罕見(jiàn)失明癥。RPE65基因編碼的蛋白酶對(duì)視覺(jué)循環(huán)非常關(guān)鍵。如果不接受治療，這一疾病在多數(shù)患者中會(huì)導(dǎo)致完全失明。視網(wǎng)膜是非常適于基因療法的靶點(diǎn)組織，因?yàn)樗軌蚰褪芤氲耐鈦?lái)抗原而不會(huì)產(chǎn)生炎癥性免疫反應(yīng)，而且治療眼科疾病需要的載體數(shù)量相對(duì)較少。AAV載體可以在門診手術(shù)中被注射到視網(wǎng)膜下。Luxturna的獲批激發(fā)了使用類似策略治療其它類型先天性失明疾病的研究。目前有多項(xiàng)臨床試驗(yàn)治療各種遺傳性視網(wǎng)膜營(yíng)養(yǎng)不良。

       全身性基因療法遞送，治療血友病和免疫反應(yīng)

       通過(guò)靜脈輸液輸入AAV載體可以靶向肝 臟和其它器官遞送基因療法。早期的臨床試驗(yàn)試圖使用血管內(nèi)給藥的方式輸入AAV基因療法，治療嚴(yán)重B型血友病患者。這一臨床試驗(yàn)的結(jié)果發(fā)現(xiàn)了兩大免疫學(xué)障礙：20-40%患者體內(nèi)已經(jīng)存在靶向AAV的抗體，它們會(huì)中和載體，降低療效；人體在接受載體輸入4-12周之后，會(huì)產(chǎn)生針對(duì)AAV衣殼的延遲免疫反應(yīng)。這一免疫反應(yīng)會(huì)攻擊已經(jīng)被轉(zhuǎn)導(dǎo)的細(xì)胞，導(dǎo)致療效消失。

       這兩大問(wèn)題的原因都是人體曾經(jīng)受到過(guò)野生型AAV的感染，導(dǎo)致體內(nèi)存在靶向抗體和記憶T細(xì)胞。

       針對(duì)體內(nèi)已有抗體的短期解決辦法是將攜帶已有抗體的患者排除在治療范圍之外，顯然我們需要更好的方法。目前克服這一障礙的策略包括：使用不常見(jiàn)的AAV亞型，人工生成嵌合型AAV或修改AAV衣殼上引發(fā)免疫反應(yīng)的蛋白抗原。

       延遲免疫反應(yīng)的臨床表現(xiàn)為轉(zhuǎn)氨酶水平升高，后續(xù)研究表明外周血中的單核細(xì)胞在識(shí)別與AAV衣殼相關(guān)的多肽片段后會(huì)分泌干擾素γ。這會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因表達(dá)的凝血因子IX蛋白水平逐漸下降，直至完全消失。

       這一發(fā)現(xiàn)意味著如果對(duì)免疫系統(tǒng)暫時(shí)進(jìn)行藥理學(xué)抑制，可能幫助維持基因療法的療效，因?yàn)橐職さ鞍紫嚓P(guān)多肽片段只會(huì)在體內(nèi)暫時(shí)出現(xiàn)。這一假說(shuō)在后續(xù)臨床試驗(yàn)中得到驗(yàn)證，參加臨床試驗(yàn)的患者在出現(xiàn)轉(zhuǎn)氨酶升高或凝血因子IX水平下降時(shí)，接受糖皮質(zhì)激素的治療。這導(dǎo)致了基因療法療效的顯著增強(qiáng)。

       降低免疫反應(yīng)的另一個(gè)方法是使用具有超出野生型活性的凝血因子IX變體。這可以讓患者在接受更少劑量基因療法（劑量是先前療法的四分之一）的情況下，維持更高的平均因子IX活性水平。因?yàn)槊庖叻磻?yīng)的強(qiáng)度與輸入AAV載體的劑量相關(guān)，減少AAV基因療法的劑量在后續(xù)臨床試驗(yàn)中引發(fā)免疫反應(yīng)的頻率也有所下降。

       在治療A型血友病方面，因?yàn)榫幋a凝血因子VIII的基因很大，所以將具有正常功能的轉(zhuǎn)基因裝入AAV載體是一個(gè)需要克服的挑戰(zhàn)。目前臨床試驗(yàn)中使用的基因療法表達(dá)的是一款“精簡(jiǎn)版”因子VIII。BioMarin公司開(kāi)發(fā)的Valoctocogene roxaparvovec已經(jīng)在3期臨床試驗(yàn)中獲得積極結(jié)果，并且在長(zhǎng)達(dá)3年的隨訪時(shí)間中顯著降低了患者的年出血率和因子VIII使用率。該公司計(jì)劃在今年第四季度遞交監(jiān)管申請(qǐng)。

       治療脊髓性肌肉萎縮

       全身性AAV基因療法的另一個(gè)成功案例是諾華公司（Novartis）今年獲批治療脊髓性肌肉萎縮（SMA）的Zolgensma。SMA是由于編碼運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元生存蛋白的SMN1基因出現(xiàn)突變而導(dǎo)致的罕見(jiàn)遺傳病。根據(jù)發(fā)病的時(shí)間和嚴(yán)重程度，它可以分為四種亞型。1型SMA是導(dǎo)致嬰兒死亡的最常見(jiàn)遺傳因素，患者死亡或需要持續(xù)呼吸輔助的中位年齡為10.5個(gè)月。Zolgensma的臨床試驗(yàn)已經(jīng)擴(kuò)展到超過(guò)100名嬰幼兒。試驗(yàn)結(jié)果與最初的臨床結(jié)果一致。

       基因療法的機(jī)遇和挑戰(zhàn)

       在監(jiān)管方面的兩個(gè)最新動(dòng)向?qū)⒅С只虔煼ㄗ鳛橹委熌Ｊ降倪M(jìn)一步成熟。第一個(gè)動(dòng)向是美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）主任Francis Collins博士和前FDA局長(zhǎng)Scott Gottlieb博士宣布，F(xiàn)DA將完全負(fù)責(zé)對(duì)基因療法進(jìn)行審評(píng)。此前，基因療法需要經(jīng)過(guò)NIH重組DNA咨詢委員會(huì)和FDA的雙重審評(píng)。這一變化有助于簡(jiǎn)化基因療法的審評(píng)程序。

       另一個(gè)動(dòng)向是FDA組織和先進(jìn)療法辦公室（Office of Tissue and Advanced Therapies）在2018年發(fā)布了6個(gè)新的指導(dǎo)文件，根據(jù)這一領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)和共識(shí)，對(duì)使用基因療法治療多種疾病在臨床前、臨床期研究和生產(chǎn)方面提出了標(biāo)準(zhǔn)化的指導(dǎo)和建議。

       基因療法的成本是可能阻礙它獲得廣泛推廣的一個(gè)重要因素。以前的醫(yī)療保險(xiǎn)體系的設(shè)計(jì)是針對(duì)需要長(zhǎng)期服用的藥物類型，對(duì)于所有細(xì)胞和基因療法來(lái)說(shuō)，如何將這種“一次性”治療，但是可能帶來(lái)長(zhǎng)期療效的治療模式融入醫(yī)療保險(xiǎn)體系是一個(gè)重要的挑戰(zhàn)。

       大多數(shù)人同意，如果療效相當(dāng)，一次治療的模式要優(yōu)于必須重復(fù)使用的藥物。因此，一次性療法帶來(lái)的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益將證明高成本療法的價(jià)值。血友病就是一個(gè)很好的例子，目前，治療血友病的標(biāo)準(zhǔn)療法是凝血因子替代療法，這種療法不但需要患者每周接受3-4次輸液治療，而且每年每位患者的治療成本高達(dá)40萬(wàn)美元以上。治療血友病的新基因療法長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，可能為醫(yī)療保健系統(tǒng)節(jié)省資源。

       然而，對(duì)于以前沒(méi)有任何治療方法的疾病來(lái)說(shuō)，如何支付創(chuàng)新療法的費(fèi)用仍然需要被解決。目前藥物開(kāi)發(fā)公司也在對(duì)多種付費(fèi)模式進(jìn)行探索，包括根據(jù)治療效果付費(fèi)，以及在治療效果得到維持的情況下分期付費(fèi)。

       對(duì)于離體基因療法來(lái)說(shuō)，未來(lái)的目標(biāo)是：

       優(yōu)化慢病毒載體的設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高安全性和對(duì)轉(zhuǎn)基因的控制。

       有效地大規(guī)模生產(chǎn)載體并對(duì)它們進(jìn)行分析評(píng)估。

       開(kāi)發(fā)**更小的前期處理療法，在提高基因工程改造后的干細(xì)胞定植水平的同時(shí)，減少并發(fā)癥的產(chǎn)生。

       對(duì)于使用AAV載體的體內(nèi)基因療法來(lái)說(shuō)，下一個(gè)十年里專注的問(wèn)題是：

       進(jìn)一步澄清和控制人體對(duì)病毒載體的免疫反應(yīng)。

       改進(jìn)AAV載體設(shè)計(jì)，在改善靶向遞送基因療法能力的同時(shí)，降低需要的療法劑量，提高體內(nèi)療效。

       總體來(lái)看，基因療法領(lǐng)域的進(jìn)步已經(jīng)為很多以前無(wú)法治愈的疾病提供了令人興奮的新治療機(jī)會(huì)。我們期待在醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)不同成員的協(xié)作努力之下，這一新的治療模式能夠克服現(xiàn)有的挑戰(zhàn)，發(fā)揮它全部的治療潛力！