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盛景基因:疾病的基因治疗春天到来!六种基因治疗产品被正式批准

(2019-08-16 14:14:13)
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基因

疾病

基因治疗

基因疗法为传统方法无法企及的疾病提供了治疗选择。自2016年以来,欧洲药品管理局(EMA)和美国食品药品管理局(FDA)已经批准了六种基因治疗产品两种用于B细胞癌的嵌合抗原受体T细胞产品和四种用于严重单基因疾病包括β-地中海贫血,一种罕见的视力丧失,脊髓性肌萎缩和罕见的原发性免疫缺陷。因此,基因治疗的第一个证明就是市场认可的药物。目前有超过800个细胞和基因治疗方案正在临床开发中,包括以前无法治疗的疾病,如Duchenne的肌营养不良症和亨廷顿氏病,似乎可能会有更多的治疗方法随之而来。 2019年8月1日,美国斯坦福大学Maria G. Roncarolo等人在国家顶级医学期刊新英格兰医学杂志NEJM 在线发表题为“Gene Therapy”的综述文章,该综述回顾了基因治疗领域,重点关注单基因疾病

基因疾病的春天已经到来!六种基因治疗产品已被正式批准

 

另外,我们重点关注先天性肌营养不良1A型囊性纤维化亨廷顿氏病X连锁肌小管性肌病X连锁严重联合免疫缺陷症Leber先天性黑蒙症10型,遗传性转甲状腺素蛋白淀粉样变性,β地中海贫血等疾病的基因治疗情况

基因疾病的春天已经到来!六种基因治疗产品已被正式批准

 

在医学领域,基因治疗(gene therapy)是指将外源正常基因导入靶细胞,以纠正或补偿缺陷和异常基因引起的疾病,以达到治疗目的。也包括转基因等方面的技术应用。也就是将外源基因通过基因转移技术将其插入病人的适当的受体细胞中,使外源基因制造的产物能治疗某种疾病。修改人类DNA的第一次尝试是由Martin Cline在1980年进行的,但是由美国国立卫生研究院批准的第一次成功的人类核基因转移是在1989年5月进行的。在1989年至2016年2月期间,进行了2,300多项临床试验,其中一半以上处于第一阶段。并非所有引入患者基因组成改变(如骨髓移植和器官移植可将外源DNA引入患者体内)的医疗程序都可视为基因治疗。

基本原理

遗传疾病的基因治疗的目标是在足以改善或治愈疾病症状且具有最小不良事件的水平上实现治疗基因或“转基因”的持久表达。有两种基本策略:将整合载体导入前体或干细胞中,以便将基因传递给每个子细胞(载体设计为整合到患者染色体中的一个或多个基因座上)或基因在非长期有丝分裂或缓慢分裂细胞的非整合载体,确保该基因在细胞生命中的表达。在后一种情况下,不需要将治疗性DNA整合到患者细胞的染色体中;相反,转移的DNA在染色体外是稳定的。

EX VIVO,IN VIVO

对于离体(EX VIVO)转化方法,从患者中提取细胞并用目的基因转导,然后通过诸如用于造血干细胞移植的程序将细胞返回给患者(尽管在这种情况下,移植被制成 自体遗传修饰细胞), 这种方法需要基因递送载体,构成基因本身的DNA,以及用于处理细胞的复杂的设施。相反,体内基因(IN VIVO)递送类似于其他类型的药剂的递送, 载体基因构建体冷冻保存; 然后将其解冻并由药剂师制备,并且通常以门诊程序给药。

用基因疗法治疗遗传性疾病需要的不仅仅是鉴定病因基因。必须将转基因(或其蛋白质产物)递送至生理学相关的靶组织,必须稳定表达,并且不得干扰那些细胞的功能完整性。

安全性

在获得基因治疗的任何临床经验之前,研究人员发现了潜在的理论风险。临床数据已经重新塑造并重新确定了这些风险的优先级,现在很明显,整合载体(例如逆转录病毒载体)的主要风险来自它们插入诱变的可能性,其中载体插入细胞的DNA并破坏功能。对于体内给药的载体,主要风险来自对载体的免疫应答,插入突变的风险已降低或通过使用更安全(慢病毒)载体避免了这种情况,并且通过使用辅助免疫调节药物降低了免疫应答的风险。这些调整是由早期失败或意外不良事件引发的研究推动的。

EX VIVO基因治疗

严重的联合免疫系统疾病 - 经验教训

2016年,当EMA批准Strimvelis(Orchard Therapeutics)治疗腺苷脱氨酶(ADA)缺乏,引起的严重联合免疫缺陷(SCID)( 该疾病是一种在儿童早期通常致命的疾病)时,Ex Vivo基因治疗达到了里程碑。该疗法包括输注自体HSPCs,使用γ-逆转录病毒载体进行遗传修饰,插入ADA基因的功能性拷贝。

慢病毒载体以高效率在细胞周期的静息G0或G1期转导造血细胞,并且在人类基因组中具有比γ-逆转录病毒载体更安全的整合模式。然而,慢病毒载体的临床规模生产仍然是一个挑战。尽管存在这种困难,但基于慢病毒的离体试验仍在进行,用于治疗原发性免疫缺陷,代谢性疾病和遗传性血液疾病。

地中海贫血和镰状细胞性贫血

由于珠蛋白基因表达的复杂调节,用于治疗地中海贫血和镰状细胞性贫血的基因疗法已经成为三十多年的难以实现的目标。涉及严重β-地中海贫血患者的初始基因转移试验显示可行但没有持久的临床作用,因为大多数患者没有充分植入基因修正的干细胞。

最近,涉及β-地中海贫血患者的干细胞基因治疗的1期和2期试验表明安全性和输血频率降低。临床疗效与基因转移疗效,在转导细胞中病毒拷贝数以及基因修正的造血干细胞的剂量相关,并与血红蛋白输血需求成反比。

In Vivo基因治疗

已经用一系列基因递送载体对单基因疾病进行了体内基因转移研究,其中将载体直接注射到患者体内;AAV载体用于大多数当前的研究中。重组AAV载体由非致病性,无包膜的细小病毒工程改造而成。将转基因包装到载体中的效率随着长度超过5kb的序列而急剧下降,这是AAV载体传递系统的局限性。大多数AAV载体DNA没有整合到患者的基因组中。因此,AAV载体的插入诱变的风险很低。

在注射高剂量AAV载体的新生小鼠中会发生肝细胞癌,随后的研究表明,插入突变的风险是剂量依赖性的,并且在新生小鼠中增加,其中肝脏中的快速细胞分裂伴随着相对频繁的染色体断裂,这是AAV载体整合的首选位点.。在临床研究中未观察到肝细胞癌。

早期临床研究发现人体免疫反应是使用基于AAV的疗法的障碍。许多人接触过野生型AAV,因此既有AAV循环抗体又有衣壳特异性记忆T细胞。通过预先存在的抗体来规避中和,并控制细胞免疫应答的方法的发展是成功扩大临床应用的关键。

第一个AAV载体商业产品tiparvovec(Glybera,uniQure)于2012年被EMA批准用于治疗患有罕见遗传性脂质紊乱,脂蛋白脂肪酶缺乏症的人的复发或重症胰腺炎。由于该药物的商业吸收力度较弱,赞助商允许批准在2017年失效。

视觉损失(如失明)

最近,FDA和EMA都批准了另一种AAV载体产品,即voretigene neparvovec-rzyl(Luxturna,Spark Therapeutics),用于治疗由RPE65突变引起的罕见形式的常染色体隐性失明,RPE65编码一种视觉循环关键的酶。如果不进行治疗,这种疾病最终会在大多数受影响的人中完全失明,并且许多人在出生后视力受损。AAV载体可以通过在门诊外科手术中,在神经视网膜下注射来施用。 voretigene neparvovec-rzyl的批准推动了解决其他形式先天性失明的努力使用类似的方法,目前正在进行各种遗传性视网膜营养不良的试验。

系统性运输,血友病和免疫反应

全身血管内给予AAV载体以靶向肝脏或其他器官已导致几种严重遗传性疾病的阳性临床结果。血管内给予重组AAV载体的早期试验涉及患有严重血友病B的男性。它定义了两个主要的免疫障碍:AAV的预先存在的抗体,其在20-40%的成年人群中普遍存在,可以中和载体,从而减少功效;在载体输注后4至12周发生AAV衣壳的延迟细胞免疫应答,可导致转导细胞的破坏和治疗效果的丧失,这两个问题都源于人类是野生型的天然宿主。AAV因此可携带在儿童时期由呼吸道感染引起的抗体或记忆T细胞。

通过从治疗中排除患有预先存在的抗体的患者,短期内解决了第一个问题:显然,需要更好的解决方案。延迟细胞免疫应答的临床表现是转氨酶水平的增加,伴随着转基因的因子IX表达的逐渐且完全丧失。

由于可以掺入AAV载体的互补DNA(cDNA)长度的大小限制,由突变的F8(一种非常大的基因)引起的血友病A基因治疗的临床试验需要更长的时间来启动。正在进行的临床试验利用编码截短形式的因子VIII的cDNA。其中一项试验最近取得了成果:前9名患者的报告显示,接受最高剂量载体的7名男性中有6名在20周时的因子VIII活性水平从12%到超过200%(50-150%代表正常活动水平),但随着时间的推移水平下降(随访3年以上)。所有这些研究中的安全性数据令人鼓舞。目前正在进行AAV载体介导的血友病基因转移的3期试验。

脊柱肌肉萎缩

全身施用AAV的另一个成功应用是脊髓性肌萎缩症的治疗,脊髓性肌萎缩是由SMN1突变引起的疾病,其编码存活运动神经元蛋白。该疾病根据发病年龄和严重程度分为四种亚型。脊髓性肌萎缩1型是婴儿死亡的最常见遗传原因。2016年,FDA批准使用反义寡核苷酸(nusinersen [Spinraza,Biogen]) )用于治疗疾病,该药需要重复鞘内给药。2017年,报告了在1至8个月龄的15名婴儿中单次静脉内施用表达SMN1的AAV9载体的结果,并且在2019年该治疗被FDA批准。将试验扩大到100多名婴儿和儿童已经普遍证实了这些结果。然而,有两例死亡,一例与基础疾病的进展有关,另一例死亡,尸检结果仍未决定。

总结

总之,基因治疗的进步为许多迄今为止无法治愈的疾病揭示了令人兴奋的治疗机会。然而,需要进行强有力的持续合作,以克服这类新药所带来的挑战,并实现其全部治疗潜力。

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