一文帶你看遍當(dāng)今的基因治療

基因治療方案和藥物在全球范圍內(nèi)接連獲批，2017年美國接連批準(zhǔn)了三項基因治療的上市，兩個基因治療方案和一個直接給藥型的基因治療藥物。國內(nèi)也不遑多讓，12月8日至12月29日，已有多達5家企業(yè)的申報獲得受理，另有一些公司也在積極布局CAR-T免疫療法，有望在2018年申報臨床。

基因治療重返中心舞臺，小編帶你迅速瀏覽當(dāng)下全球的基因治療現(xiàn)狀。

世界上第一個獲得授權(quán)的基因轉(zhuǎn)移研究誕生在1989年的NIH（National Insititutes of Health, 國立衛(wèi)生研究院）。在這項標(biāo)志性的研究中，腫瘤浸潤的淋巴細胞被收集起來，用逆轉(zhuǎn)錄病毒進行遺傳標(biāo)記用于檢查這些細胞的“腫瘤歸巢”能力。這一研究為證明“遺傳改變的人類細胞回輸入病人體內(nèi)后并不對人體造成傷害“提供了第一個直接證據(jù)。截止到2012年6月，全球已有31個國家共1843例臨床試驗已獲授權(quán)、啟動或已完結(jié)。回顧過往，2007年僅有28個國家的1309例臨床試驗，而2004年僅有24個國家的918例臨床試驗。有意思的是，盡管試驗的總數(shù)量在逐步增長，但這期間的增長率卻在輕微放緩。另外一個值得注意的差別在于進入臨床試驗晚期的試驗比例，絕大多數(shù)的臨床試驗仍然停留在臨床I期和臨床I/II期。

這些絕大多數(shù)的早期臨床試驗為基因治療提供了無價的概念驗證，確認(rèn)了對目標(biāo)細胞定向改變能夠成功的引起細胞表型的變化。然而在大多數(shù)的臨床功能試驗中，基因改造細胞的數(shù)量還不足以達到治療的效果。盡管治療效果欠佳的報告數(shù)量有所增加但基因治療領(lǐng)域仍在繼續(xù)發(fā)展。其中最值得注意的是幾種疾病，如原發(fā)性免疫缺陷、萊伯先天性黑蒙癥、血友病B、X連鎖的腎上腺腦白質(zhì)營養(yǎng)不良（X-ALD）的治療。X-ALD是一種致命的脫髓鞘中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病，一部電影《洛倫佐的油》使得這一疾病為人所知。這是慢病素載體被成功應(yīng)用于治療人類的基因缺陷病的首次報道，也是嚴(yán)重的中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療史上的巨大成功。

也有首次使用免疫治療方法成功的臨床試驗報道，雖然接受治療的患者人群在2012年還很少。這些試驗中，患者接受了工程改造后能夠識別腫瘤的T淋巴細胞，T淋巴細胞的這一功能是γ-逆轉(zhuǎn)錄病毒載體編碼的直接針對腫瘤相關(guān)抗原的T細胞受體所賦予的?？傮w而言，臨床反應(yīng)變化多端，但重要的是，一小部分患者在接受治療后得到了緩和。嵌合抗原受體（CARs）在2012年時，作為基于自身靶向腫瘤相關(guān)細胞表面抗原的自體細胞療法進已進入臨床。費城阿拉伯森癌癥研究中心的研究人員描述了18例患有慢性淋巴細胞白血病的病人中3例在接受自體淋巴細胞治療后獲得的良好早期結(jié)果。

表1. 已獲批的基因治療藥物

自2012年開始，全球新增基因治療臨床試驗754例。其中最引人注目的領(lǐng)域當(dāng)屬利用CAR-T細胞靶向腫瘤相關(guān)細胞表面抗原的腫瘤的免疫治療。這一方案已受到廣泛關(guān)注，在許多其他腫瘤治療方案已經(jīng)失敗的情況下它能夠匯聚細胞毒T細胞的殺傷潛力和持久性與單克隆抗體的特異性以殺傷腫瘤。從2011年新英格蘭醫(yī)藥雜志報道了一例病人接受轉(zhuǎn)導(dǎo)了能夠表達B細胞特異性抗原CD19的自體T細胞輸注后達到完全緩解后，已有數(shù)百名患者在多次試驗中接受了CAR-T 19 這一激動人心的治療方式，在患有白血病或淋巴瘤尤其是急性淋巴白血病的患者中達到了前所未有的緩解率。這一療法走向臨床成為“免疫療法”，被科學(xué)雜志評為2013年的突破性進展。值得注意的是，到2017年5月，Emily Whitehead 作為首個在費城兒童醫(yī)院接受CAR-T細胞治療的兒科患者已經(jīng)5年沒有復(fù)發(fā)，并且首個CAR-T細胞產(chǎn)品-Kymriah也在2017年被FDA批準(zhǔn)上市。靶向?qū)嶓w瘤如膠質(zhì)母細胞瘤是目前治療中的一大挑戰(zhàn)，相關(guān)報道正日益增加。

Cellectis正致力用TALEN技術(shù)編輯健康人來源的T細胞嵌合抗原受體（CAR），以利用健康人的血液獲得“現(xiàn)成”的免疫療法產(chǎn)品。這一通用CAR-T的臨床試驗于2017年2月獲得FDA的批準(zhǔn)，但由于出現(xiàn)受試者死亡案例，于2017年9月被FDA叫停。患者的死因指向了治療靶點CD123的選擇，而并不在于對“通用型”CAR的免疫反應(yīng)，因兩名患者均未報道有GvHD移植物抗宿主反應(yīng)。目前這款通用型CAR-T的研發(fā)仍然處于不確定狀態(tài)，但利用健康人血開發(fā)“通用”的腫瘤免疫療法對于免疫力低下而無法在自身血液中獲得足夠的T淋巴細胞的腫瘤患者而言仍是一個重要的發(fā)展方向。

  如今，美國已將CAR-T療法納入醫(yī)保，F(xiàn)DA也批準(zhǔn)了全球首款CAR-T療法Kymriah的第二個適應(yīng)癥——復(fù)發(fā)或難治性大B細胞淋巴瘤。好消息仍在不斷傳來，cell雜志報道了一款SUPRA CAR-T。SUPRA CAR-T將T細胞從系統(tǒng)的靶點感知部分（the target-sensing portion of the system，SUPRA CAR-T系統(tǒng)中用于識別癌細胞上靶點的抗體部分）分離了出來，使系統(tǒng)擁有了切換靶點的能力。這一款通用型CAR-T是一種分離的、通用、可編程式(split,universal, and programmable，SUPRA)CAR 系統(tǒng)，用于T細胞治療。能夠很好地調(diào)控T細胞激活程度以消除毒性;能夠感知多種抗原并做出響應(yīng)以對抗癌癥復(fù)發(fā);還誘導(dǎo)控制細胞類型特異性的信號。這一系統(tǒng)的出現(xiàn)有望提供更安全、更有效的癌癥治療。

Cell（DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.03.038）

Emily Whitehead 2013-2016 

自上次報道以來，單基因遺傳病在治療方面有了極大的穩(wěn)步進展。截止2017年11月，11.1%的臨床試驗集中在單基因遺傳病領(lǐng)域，而其在2012、2007和2004的歷史數(shù)據(jù)分別為全部試驗的8.7%、8.3%和9.8%。

在囊性纖維化的治療中，非病毒的基因治療能夠改善肺功能的概念已經(jīng)一個隨機的、雙盲、安慰劑對照的臨床IIB期試驗驗證。這一試驗中，78例患者接受了陽離子脂質(zhì)體包裹的編碼CFTR cDNA的質(zhì)粒DNA的轉(zhuǎn)導(dǎo)。盡管收效甚微并且僅在個別受試者身上起效，但這一試驗證明了其安全性并為未來試驗的改進如增加劑量和頻次打下了基礎(chǔ)。

針對免疫缺陷的臨床試驗仍在繼續(xù)顯示其顯著的臨床效果，超過150例合并缺陷患者接受了γ-逆轉(zhuǎn)錄病毒和最近基于慢病毒的基因轉(zhuǎn)移治療。在腺苷脫氨酶缺乏癥（ADA-SCID）的治療方面，超過40例患者接受了治療，疾病的存活率超過70%。值得注意的是，Struimviv（葛蘭素史克公司），基于里程碑式的米蘭試驗已于2016年獲得了歐洲市場授權(quán)局（EMA）的市場批準(zhǔn)，代表了第一個靶向干細胞的的基因治療體外方案在歐洲獲批。盡管經(jīng)過長期的追蹤在ADA-SCID的治療中并沒有觀察到與載體的基因毒性相關(guān)的不良事件，但使用慢病毒進行治療的臨床試驗逐漸增多。使用慢病毒對原發(fā)性免疫缺陷如X連鎖重癥免疫缺陷（X1-SCID）和Wiskott-Aldrich的治療也有報道，并顯示出相對于γ-逆轉(zhuǎn)錄病毒載體更好的安全性。

慢病毒載體在靶向造血干細胞治療遺傳性神經(jīng)疾病ALD和異染性白質(zhì)營養(yǎng)不良中的應(yīng)用也取得了可喜的成果，并且類似的方法也被用于血紅蛋白病的治療，包括鐮狀細胞病患者的早期報道。在藍鳥生物贊助的一項試驗中，治療后15個月，鐮狀球蛋白β抗體的水平約為β球蛋白的一半，疾病表征也得到了糾正。β地中海貧血的基因治療，尤其是那些還殘存β球蛋白表達的病人的治療報道也令人充滿希望，全球范圍內(nèi)目前已經(jīng)開展了六項臨床試驗。2018年4月19日新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志發(fā)表了哈佛醫(yī)學(xué)院Leboulch等研究組用BB305載體轉(zhuǎn)導(dǎo)的自體CD34 +細胞的基因治療減少或消除了對22名患有嚴(yán)重β地中海貧血的患者長期紅細胞輸血的需要，而沒有與藥物產(chǎn)品相關(guān)的嚴(yán)重不良事件。這一里程碑式的試驗成功新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志的給予了高度贊賞，出版了專門的點評文章。目前世界上關(guān)于地中海貧血的基因治療還有兩項臨床試驗正在進行中。由Meorial Solan Kattering醫(yī)院主導(dǎo)的臨床試驗使用了相對溫和的清髓預(yù)處理方法，也獲得了與哈佛醫(yī)學(xué)院相似的滿意結(jié)果，而國內(nèi)的地中海貧血基因治療試驗正在廣州南方醫(yī)院進行。

基于腺相關(guān)病毒（AAV）載體的治療也在臨床相顯現(xiàn)了令人印象深刻的結(jié)果，這反映在一些專門的基因治療期刊中關(guān)于這一載體系統(tǒng)的特征性討論中。在這些試驗中值得關(guān)注的包括α-1抗胰蛋白酶缺乏癥、血友病A和B以及眼科疾病的基因治療。用于治療脂蛋白脂酶缺乏癥的AAV載體在2012年獲得EMA批準(zhǔn)后已被uniQure公司市場化為Glybera。而美國第一個基于AAV的基因治療產(chǎn)品voretigene neparvovec被Spark命名為Luxturna，獲得了FDA咨詢委員會的一致認(rèn)可。該產(chǎn)品將人視網(wǎng)膜色素上皮特異性蛋白65 kDa（RPE65）cDNA遞送到雙眼視網(wǎng)膜下間隙治療視網(wǎng)膜營養(yǎng)不良。在2017年10月19日，F(xiàn)DA授予了Luxturna的正式批文。

自2012年以來，血友病B（凝血因子IX缺失）的第二例臨床試驗已由A C Nathwani和其同事發(fā)起（皇家自由醫(yī)院）。在該試驗中，使用了血清型AAV8的病毒外殼以期比之前試驗中使用的AAV2獲得更高的基因表達率。關(guān)鍵的是AAV8較之AAV2在人群中的預(yù)存抗體水平更低。該實驗中，外周靜脈一次性注射表達凝血因子IX cDNA的由肝臟特異性啟動子啟動的AAV載體，能夠?qū)⒀獫{中凝血因子IX水平提升至治療水平（正常水平的1-6%），這一水平提升呈現(xiàn)劑量依賴性。高劑量注射能夠觀察到短暫的轉(zhuǎn)氨酶水平升高，隨后經(jīng)皮質(zhì)類固醇治療好轉(zhuǎn)。更多的血友病B的I/II期臨床試驗使用了天然存在的Padua亢進突變體進行。在這些試驗中，在兩個接受了高劑量載體注射的患者體內(nèi)觀察到了免疫反應(yīng)導(dǎo)致的轉(zhuǎn)基因表達下降，其中一個病人需要轉(zhuǎn)向傳統(tǒng)的凝血因子IX注射治療，而且從另一方面來講，盡管在10個受試者中觀察到兩個肝酶水平無癥狀的增加，但能夠通過短期皮質(zhì)類固醇治療來解決。AAV9血清型的重組AAV病毒藉治療神經(jīng)性脊髓型肌萎縮癥（SMA）162型和圣菲力波綜合征A型（MPS IIIa）走向臨床，說明這種病毒能夠有效地跨越人的血腦屏障，在小鼠模型中也獲得了一致的結(jié)果。

近年來，產(chǎn)業(yè)和分出公司對基因治療的興趣前所未有，這反映了對這一領(lǐng)域信心的增加。這些信心來源于基于治療效果的越來越多的報道和首批基因治療產(chǎn)品如EMA2012年批準(zhǔn)的Glybera?（uniQure）和2016年治療ADA-SCID的SrimoSmithLe（葛蘭素史克）的上市。更近一些，諾華研發(fā)的首個CAR T細胞治療產(chǎn)品Kymriah（之前名為tisagenlecleucel-T 和CTL019）于2017年8月獲FDA批準(zhǔn)。緊接著，由Kite Pharma研發(fā)的商品名為Yescarta的CAR-T治療產(chǎn)品和Spark Therapeutics 的Luxturna分別在10月和12月獲得FDA批準(zhǔn)上市。學(xué)術(shù)界也獲得了越來越多的行業(yè)資助，進一步拓展了基因治療藥物的研發(fā)管線。隨著臨床思維的變革，大量的投資開始進入基因治療領(lǐng)域，如優(yōu)化生產(chǎn)工藝以擴大獲得治療人類疾病所需的病毒載體的生產(chǎn)規(guī)模并確保商業(yè)化的生產(chǎn)方法對新載體適用。國內(nèi)方面，五加和對中國的基因治療提供AAV、HSV、LENTI、ADV載體系統(tǒng)中試及規(guī)模化載體生產(chǎn)平臺，可以為基因治療產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展提供支撐。臨床醫(yī)藥中基因治療的信心增加也引發(fā)了生物醫(yī)藥領(lǐng)域?qū)τ跐撛讷@利的疾病指征的激烈競爭，以利用AAV載體治療凝血因子缺乏的血友病A和血友病B為例，至少10家公司分別啟動或宣稱計劃開展臨床試驗。

自2012年以來，一個重要的模式變化在于更多的關(guān)注集中在基因補充策略的改變，包括基因編輯和目標(biāo)基因重組，反義寡核苷酸誘導(dǎo)外顯子跳躍以及RNA干擾，這些方案現(xiàn)已全部進入臨床。在簡單增加功能正常的基因不足以改善的顯性疾病過程中，這一策略非常重要。RNAi的重要性（例如基因下調(diào)基因表達）在2006和梅洛獲得諾貝爾生理和醫(yī)學(xué)獎時被認(rèn)可。雖然這些方法的效率通常不足以進行人類疾病的基因治療，但在使用寡核苷酸誘導(dǎo)的外顯子跳躍治療假肥大型肌營養(yǎng)不良癥（DMD）方面和關(guān)于SMA治療的典型案例已被報道出來并在最近的分子治療周年紀(jì)念版中進行了綜述。2016，F(xiàn)DA批準(zhǔn)了兩種剪接調(diào)節(jié)寡核苷酸用于治療神經(jīng)肌肉疾病。第一個是Eteplirsen (Sarepta Therapeutics)，盡管有爭議但仍獲得了FDA的優(yōu)先審批，用磷酰二胺嗎啉反義寡核苷酸治療DMD。而用于治療SMA患者的nusinersen (由Biogen市場化的Spinraza)則在提出新藥申請后3個月就被接收，并且不需轉(zhuǎn)至FDA咨詢委員會。

自第一個特異性的核酸酶被證明能夠結(jié)合DNA并使雙鏈斷裂以來已近二十年的時間，這極大的促進了位點特異性基因編輯的發(fā)展。核酸酶誘導(dǎo)的基因斷裂不僅可以用基因添加和基因破壞，還可用于基因修復(fù)。盡管需要長期隨訪，但基因編輯技術(shù)的前景看好，這一技術(shù)已被應(yīng)用于治療HIV-193和轉(zhuǎn)錄激活因子樣效應(yīng)核酸酶的臨床試驗中，用以治療兩個患有晚期白血病的兒童。最近，一種用于細菌免疫系的規(guī)則相間的短回文重復(fù)基因簇相關(guān)cas9（CRISPR/CAS
9）核酸酶顯著提高了基因組編輯的效率，盡管在30年前首次被報道時僅被作為iap基因下游的一組不尋常核苷酸序列。這一細菌免疫系統(tǒng)被重新定義，導(dǎo)致了基因編輯技術(shù)的持續(xù)革命。根據(jù)報道，為了生產(chǎn)更安全的異種移植組織，CRISPR/Cas9已被用于超過60種豬內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒的滅活中。最近，CRISPR/CAS9修飾的細胞首次用于人類治療癌癥。2016年10月28日，四川大學(xué)盧鈾團隊將CRISPR/Cas9改造的T細胞輸入病人體內(nèi)以治療轉(zhuǎn)移性肺癌（試驗號NCT02793856）,國內(nèi)還有另外7個針對實體瘤的臨床試驗計劃進行。SangaMo療法也開始使用鋅指核酸酶將序列導(dǎo)入白蛋白位點治療粘多糖沉積癥和血友病B（試驗號分別為：NCT03041324, NCT02702115 和 NCT02695160）。盡管仍處于臨床前階段，但使用非同源末端糾正致病性剪接位點突變已被報道用于治療小鼠1A性先天性肌營養(yǎng)不良癥并在一些案例中可能最終取代使用寡核苷酸誘導(dǎo)的外顯子跳躍。該技術(shù)的進一步改進，如鑒定具有減少的靶向效應(yīng)的替代核酸酶，已經(jīng)顯示了其基因治療應(yīng)用的潛力，但對大量的細胞進行精準(zhǔn)的位點修復(fù)以獲得治療效果仍是對現(xiàn)有技術(shù)的挑戰(zhàn)。最開始利用CRISPR/Cas9對人類胚胎進行基因編輯的是中國，最近美國也有相關(guān)報道。

基因傳遞系統(tǒng)可分為兩大類：非病毒的物理化學(xué)方法與重組病毒系統(tǒng)。非病毒方法的比較優(yōu)勢包括化學(xué)特性的簡化、生產(chǎn)的簡單性和再現(xiàn)性、更大的包裝容量和能減少生物安全方面的擔(dān)憂。然而與重組病毒系統(tǒng)相比非病毒方法相對低效且往往效果短暫。然而核酸穩(wěn)定性和效力的提高以及脂質(zhì)和聚合物遞送技術(shù)的進步，正在推進非病毒基因遞送系統(tǒng)的發(fā)展。相較與此，為了使病毒系統(tǒng)復(fù)制能力缺失、效率更高以及更好的利用其有利的一面，病毒系統(tǒng)常有修改。根據(jù)所需修飾的性質(zhì)，核酸、寡核苷酸、適體、轉(zhuǎn)錄因子和其他分子的瞬時遞送是非?？赡軐崿F(xiàn)的。例如，使用非整合載體、瞬時表達系統(tǒng)和小分子將轉(zhuǎn)錄因子傳遞到誘導(dǎo)多能干細胞（iPS），其安全性問題的解決在于消除編碼轉(zhuǎn)錄因子不必要的長期表達和插入誘變的可能性。通過限制潛在的脫靶效應(yīng)，Cas9和其他DNA內(nèi)切酶在基因組編輯中的瞬時表達也可能是有利的，這正在被廣泛地研究。

Ginn S L, Alexander I E, Edelstein M L, et al. Gene therapy clinical trials worldwide to 2012 – an update[J]. Journal of Gene Medicine, 2013, 15(2):65.