腺相关病毒基因治疗

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使用腺相关病毒（AAV）的基因治疗模式逐渐进入商业化开发阶段。对AAV基因治疗的149项研究的分析显示，59项达到临床终点。对AAV衣壳（AAV2、AAV8、AAV9、AAV-LK03、SPK-100和AAV-HSC15等）的改造也在不同的疾病模型中进行临床研究，然而由于强启动子在组织中的特异性表达以及衣壳的免疫反应导致的毒性仍然是重要的障碍。

目前主要集中在四个器官，眼睛、肝脏、肌肉、中枢神经系统和血液系统。36%的药物从IND进展到NDA，中位研发时间为86个月。血液系统的成功率最高（有56%可以从IND进入NDA阶段）。眼科为31%，神经系统为30%，肌肉系统为23%。心脏、肾脏和肺的AAV治疗仍不能开展（1）。使用AAV5-hFVIII-SQ治疗血友病A的3年随访研究，报告了15名严重血友病A的长期安全性和疗效，在这项研究中，VIII因子水平、出血事件的年化发生率、安全性、生物标志物和表达动力学等指标均被评估，结果显示，在严重血友病A患者中，AAV5-hFVIII-SQ治疗可以带来持续的临床获益，出血事件的年化率显著下降，并基本上停止了预防性VIII因子使用（2）。虽然该研究中并没有报告严重的肝脏损伤事件（如转氨酶的显著升高和其他肝脏损伤指标），但对肝脏的毒性效应随着载体持续的表达需要继续予以监测。该研究充分证实了AAV在血液系统疾病治疗的可行性。

作为基因的递送和表达工具和系统，AAV基因治疗可以通过替代、沉默、添加和单碱基编辑突变的基因，然而，非常高昂的生产成本带来的无法接受的高昂售价使患者无法负担，比如2021年被EMA批准用于脂蛋白脂酶缺乏症的Glybera售价高达120万美元，2017年批准的Luxturna用于治疗RPE65基因突变的遗传性视网膜疾病，其售价也高达每只眼睛40万美元。AAV的生产流程和传统的药物生产完全不同，标准高而且标准化困难。AAV可能通过Toll样受体途径（如TLR2）诱导中和抗体的产生，这会影响AAV治疗的临床疗效，其机制也需要进一步明确。AAV治疗产生的毒性效应也可能影响其临床应用，灵长类动物中枢神经系统AAV与背根神经节（DRG）的神经变性有关，这可能和比较高水平的AAV转导对于DRG的细胞损伤，利用miR183复合物的DRG神经元中的内源性表达，可以特异性地降低DRG的毒性反应（4）。AAV和肝癌的相关性也增加了对其遗传毒性的担忧，但是一项来自中国的大规模分子流行病学的研究似乎减少了我们的顾虑，这项调查显示，肿瘤组织中最常见的是AAV2/3血清型，AAV基因组在肿瘤和邻近的正常组织中同样丰富，但缺乏克隆性，和肿瘤的发生缺乏因果关系（5）。在AAV衣壳的设计过程中，可以利用深度学习来设计高度多样性的AAV衣壳蛋白变体库，针对28个氨基酸段，机器学习可以产生201426个AAV2野生型序列的变体库，同时依据深度神经网络模型准确预测110689个可行性高的工程化衣壳（6），这可能将很大程度地优化AAV的设计和缩短开发的周期，结合细胞和动物模型的筛选，提高AAV基因治疗药物的疗效和安全性。

参考文献：

1, Kuzmin DA, et al. Nat Rev Drug Discov. 2021;20:173-174.

2, Pasi KJ, et al. N Engl J Med. 2020;382:29-40.

3, Wang D, et al. Nat Rev Drug Discov. 2019;18:358-378.

4, Hordeaux J, et al. Sci Transl Med. 2020;12:eaba9188.

5, Qin WR, et al. Oncogene. 2021;40:3060-3071.

6, Bryant DH, et al. Nat Biotechnol. 2021 Feb 11.