肝臟靶向基因治療的臨床研究進(jìn)展

汪艷

通過(guò)加入異源遺傳活性物質(zhì)對(duì)生命單元中的原有遺傳物質(zhì)進(jìn)行活性改變或補(bǔ)充等可統(tǒng)稱為基因干預(yù)，應(yīng)用于臨床則稱之為基因治療。基因治療的目的包括治療、治愈或預(yù)防某種疾病或醫(yī)學(xué)狀態(tài)?；蛑委熆赏ㄟ^(guò)多種機(jī)制策略實(shí)現(xiàn)臨床目的，主要包括：用健康版本替代致病版本的基因；使致病基因的不正常功能失活；引入一個(gè)新的或改造后的基因。基因治療可以有體內(nèi)和體外治療方式。前者是指將基因治療物質(zhì)直接通過(guò)循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)入人體；后者是指先將該患者的細(xì)胞取出，經(jīng)過(guò)基因治療物質(zhì)處理后，再將這些細(xì)胞輸回患者?；蛑委熤破犯鶕?jù)攜帶傳遞遺傳片段的載體種類，可以簡(jiǎn)單歸為質(zhì)粒、病毒類載體、細(xì)菌載體、轉(zhuǎn)基因細(xì)胞以及生物材料載體等?；蛑委煹乃屑夹g(shù)環(huán)節(jié)涉及，如遺傳活性物質(zhì)構(gòu)建、載體傳遞方式、給藥環(huán)節(jié)以及安全與療效檢查等，均需要復(fù)雜的各類專業(yè)研究實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)交替支撐。

應(yīng)用于人類的基因治療在上市之前，需要按照各國(guó)政府機(jī)構(gòu)的具體管理要求以相應(yīng)的特殊新藥申請(qǐng)流程開展臨床試驗(yàn)。大多數(shù)國(guó)家僅允許靶向體細(xì)胞的基因治療研發(fā)，涉及臨床疾病包括某些類型腫瘤、遺傳性疾病以及某些病毒性感染。截至2021年2月5日，美國(guó)獲批上市的列為細(xì)胞與基因治療制品/藥物的共有9個(gè)：3個(gè)為病毒載體(腺病毒/腺相關(guān)病毒、單純皰疹病毒-1)、6個(gè)為轉(zhuǎn)基因細(xì)胞(骨髓/血單核細(xì)胞)；其中無(wú)針對(duì)肝臟疾病的制品/藥物[1]。

另一方面，基于靶向RNA技術(shù)的治療性新藥研發(fā)，如反義寡核苷酸(ASO)類分子藥物和小分子干擾RNA(siRNA)類分子藥物，在近5年開始有較大突破[2]。 尤其是特異性針對(duì)肝細(xì)胞的此類新藥，如2018年Inotersen(ASO)和Patisiran(siRNA)在歐洲和美國(guó)雙雙獲批，針對(duì)性抑制肝細(xì)胞中轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白表達(dá)，治療遺傳性甲狀腺素蛋白介導(dǎo)淀粉樣變。2019年11月和2020年11月，分別針對(duì)急性肝性卟啉病和I型原發(fā)性高草酸尿癥的siRNA類藥物Givosiran和 Lumasiran通過(guò)孤兒藥候選藥物認(rèn)證和突破性治療的雙途徑，相繼在歐洲和美國(guó)獲批上市，它們分別是首個(gè)針對(duì)性抑制肝細(xì)胞中氨乙酰丙酸合成酶-1 和羥基酸氧化酶-1表達(dá)的基因治療分子藥物，設(shè)計(jì)上采用了相同的策略，即在分子設(shè)計(jì)上連結(jié)了N-乙酰半乳糖胺基團(tuán)，特異性靶向肝細(xì)胞上的去唾液酸糖蛋白受體，減少肝臟代謝產(chǎn)生的δ-氨基乙酰丙酸/膽色素原和草酸，阻止相關(guān)疾病的發(fā)生和進(jìn)展[3-4]。 同時(shí)，這些藥物上市后的安全性和療效情況還需要更多觀察數(shù)據(jù)，這是因?yàn)椋渌槍?duì)病種通常比較稀缺，意味著患者人群數(shù)量少且入組者常已處于特殊進(jìn)展階段，疾病評(píng)價(jià)終點(diǎn)指標(biāo)有限，臨床試驗(yàn)設(shè)計(jì)困難，缺乏長(zhǎng)期隨訪數(shù)據(jù)[5]。 但其設(shè)計(jì)過(guò)程突出“個(gè)體化”能力，與個(gè)體基因組深度測(cè)序分子診斷技術(shù)相結(jié)合，在探索致死性的罕見(jiàn)遺傳病治療方面已經(jīng)開始展示出令人興奮的研發(fā)效率和應(yīng)用潛力[6]。

總體上，盡管相關(guān)研發(fā)知識(shí)和工具不斷積累增加，基因治療研發(fā)目前仍然處于發(fā)展階段，存在由于某些環(huán)節(jié)未知而造成的危險(xiǎn)因素，如致死、免疫系統(tǒng)嚴(yán)重不良反應(yīng)、非靶向細(xì)胞中靶、形成持續(xù)感染、致瘤致癌、再活化等，也涉及較多特殊的倫理考慮，因此大多僅用在其他療法無(wú)法處理的疾病情況。對(duì)于采取了插入整合基因組或基因組編輯技術(shù)的基因治療新藥試驗(yàn)的長(zhǎng)期觀察期限，美國(guó)FDA最新發(fā)文建議為使用后不少于15年[7]。

肝臟是基因治療單基因遺傳病的常見(jiàn)靶向器官。主要是因?yàn)楦闻K在物質(zhì)代謝、解毒、凝血、消化、免疫等多種基礎(chǔ)功能方面發(fā)揮重要作用，對(duì)全身主要器官組織產(chǎn)生直接支持。靶向肝臟的基因治療往往是緣于修復(fù)、維持或借助肝臟功能的目的，采用相應(yīng)技術(shù)細(xì)節(jié)，如Givosiran和Lumasiran分子結(jié)構(gòu)中的肝細(xì)胞靶向設(shè)計(jì)N-乙酰半乳糖胺基團(tuán)使得異源物特異性地進(jìn)入肝臟細(xì)胞，或在轉(zhuǎn)基因序列中設(shè)計(jì)加入肝細(xì)胞特異性的表達(dá)調(diào)控元件，使得特異性針對(duì)某種肝功能相應(yīng)的遺傳分子表達(dá)，在性質(zhì)、水平和時(shí)間上實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能學(xué)改變，并理論上避免設(shè)計(jì)之外的其他活性作用[3, 4]。

病毒類載體在各類載體中的使用量約64.5%[8]，具有轉(zhuǎn)染效率高的特點(diǎn)。在靶向肝臟的基因治療中，腺相關(guān)病毒(AAV)是目前最常用的病毒類載體之一。AAV是一類單鏈DNA病毒，屬于細(xì)小病毒科。AAV載體感染細(xì)胞后可隨機(jī)插入染色體，裝載基因長(zhǎng)期表達(dá)或潛伏。 AAV存在天然復(fù)制缺陷，尚未發(fā)現(xiàn)AAV與人類疾病有相關(guān)性。AAV體內(nèi)注射常引起顯著不良免疫反應(yīng)，對(duì)治療流程和效果產(chǎn)生不利影響。針對(duì)該困難，有研究不斷探索新技術(shù)策略，如將具有針對(duì)性免疫調(diào)節(jié)活性的非編碼DNA短序列直接與具有治療作用的DNA長(zhǎng)序列相連結(jié)，改造了AAV載體基因組，動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)對(duì)AAV治療相關(guān)的局部不良免疫反應(yīng)產(chǎn)生顯著抑制效果[9]。 此外，腺病毒、慢病毒載體也是常見(jiàn)應(yīng)用工具。腺病毒是雙鏈DNA病毒，可以攜帶較長(zhǎng)基因片段，感染肝細(xì)胞的效率也比較高，但可以引起比較強(qiáng)的免疫不良反應(yīng)；慢病毒是RNA病毒，會(huì)將外源基因整合到宿主細(xì)胞的基因組長(zhǎng)期表達(dá)，需要長(zhǎng)期觀察其安全性[7]。也有采用相對(duì)簡(jiǎn)單的寡核苷酸裸分子、質(zhì)?；蚣{米粒等非病毒載體形式進(jìn)行基因給藥。此類方式引起免疫系統(tǒng)不良反應(yīng)的情況相對(duì)病毒載體比較小，但其技術(shù)在臨床可行性、傳遞過(guò)程和感染效率等方面目前大都尚不及病毒載體技術(shù)。

根據(jù)截至目前臨床試驗(yàn)網(wǎng)站(ClinicalTrials.gov)內(nèi)容，已經(jīng)完成或正在招募或正在活躍狀態(tài)的肝臟相關(guān)疾病基因治療臨床試驗(yàn)項(xiàng)目主要涉及了肝臟腫瘤、單基因遺傳性疾病、免疫性肝臟炎癥和病毒性肝炎。以前兩者比例最高，分別為63.9%和25.0%。在這些試驗(yàn)中，肝臟腫瘤治療試驗(yàn)近期多采用將體外基因工程改造后的免疫細(xì)胞輸回患者，還有一些將構(gòu)建的病毒載體或納米顆粒直接注入瘤體或其血供系統(tǒng)；重組的腺病毒、單純孢疹病毒、水泡性口炎病毒等都曾用作這些治療的病毒載體。單基因遺傳性疾病臨床試驗(yàn)主要涉及了α1-抗胰蛋白酶缺乏癥、威爾森氏病、甲型血友病、粘多糖貯積癥、急性間歇性卟啉病、家族性高膽固醇血癥；近年來(lái)其體內(nèi)給藥以使用AAV載體為主。這些內(nèi)容代表性地反映了肝臟靶向基因治療臨床研究進(jìn)展的基本情況。