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AAV是基因療法的安全載體嗎？致癌、肝毒性與免疫的爭議

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2024年12月10日 04:45

撰文｜medium

編輯｜于靖

1990年，患有重癥聯(lián)合免疫缺陷病的4歲小女孩德西爾瓦參與了一項里程碑式的臨床試驗，從死亡宿命逃脫的她，成為基因療法具有現(xiàn)實可能性的最大證據(jù)支持，大大鼓舞了相關(guān)研究者。

然而樂觀與激進的試驗，蒙蔽了警覺基因療法危險性的雙眼。1999年，患有鳥氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶缺乏癥的杰西·蓋爾辛格接受基因療法4天后，因多器官衰竭死亡。調(diào)查推測，這或是由其免疫系統(tǒng)對遞送載體腺病毒產(chǎn)生了強烈反應(yīng)所致。

無獨有偶，“杰西事件”發(fā)生次年，用于治療X連鎖重癥聯(lián)合免疫缺陷癥的基因療法，導致了T細胞急性白血病的發(fā)生。原因是γ逆轉(zhuǎn)錄病毒整合到特定的基因組位點，導致原癌基因上調(diào)，進而細胞癌變。

基因療法發(fā)展自此踩下“急剎車”，業(yè)界自省同時，也展開了對于更加安全的遞送載體的探索。

“好病毒”腺相關(guān)病毒（AAV）進入了人們的視線。由于免疫原性低、表達穩(wěn)定以及遞送效率高等特性，AAV也是當下應(yīng)用最廣泛的病毒載體。

然而，AAV并非絕對安全，相關(guān)爭議也不少。正如一位業(yè)內(nèi)人士所評價：“研究AAV就像剝洋蔥，越剝眼淚越多”。

1 選擇AAV的理由

AAV是單鏈DNA病毒，并無自主復制能力，需要借助腺病毒或皰疹病毒等病毒輔助，才能完成復制，在這一過程中還可以抑制致病的輔助病毒，相當于病毒的“寄生蟲”。

在現(xiàn)有認知中，AAV為各種病毒載體中免疫原性最低，幾乎沒有毒性，無致病性。在NIH對于生物技術(shù)制品的相關(guān)評級中，AAV處于最安全等級。

出色的安全性是目前AAV成為體內(nèi)基因治療的首選載體的主要原因之一——幾乎90%的基因治療臨床試驗都在使用AAV，針對的疾病包括但不限于B型血友病、LPL缺乏癥、囊性纖維化、肌營養(yǎng)不良、帕金森氏病和HIV。

除此之外，AAV還具有一個很大的優(yōu)勢：13種原發(fā)性AAV血清型和100多種不同的變種，使其能夠很好地定位于特定組織，例如視神經(jīng)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)或肌肉等。

2017年，F(xiàn)DA批準了美國首款基于AAV載體（AAV2）的基因療法Luxturna，用于治療療雙等位基因RPE65突變相關(guān)的視網(wǎng)膜營養(yǎng)不良的眼科疾病。這是真正意義上，F(xiàn)DA首次批準用于治療遺傳性疾病的基因療法。與后續(xù)其他基因療法一樣，Luxturna定價同樣昂貴，單眼治療費用高達42.5萬美元。

但若論全球首款AAV基因療法，則還要再向前追溯。2012年，EMA批準了基于AAV1載體的基因療法Glybera，通過向患者骨骼肌遞送脂蛋白脂肪酶基因，從而降低患者胰腺炎的發(fā)病率。一針百萬的定價，加以過于狹窄的罕見病市場，使得Glybera最終于2017年黯然離場。

第三款則是來自諾華的Zolgensma，用于治療脊髓性肌萎縮癥（SMA），使用AAV9遞送活性運動神經(jīng)元存活基因1（SMN1）以取代無功能的突變SMN1，于2019年獲批，定價212.5萬美元。

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2 三大風險爭議

8月，諾華報告兩名兒童在接受Zolgensma治療后，因急性肝功能衰竭而死亡。截至報告之際，全球范圍內(nèi)已有超過2300名患者接受了Zolgensma治療——這是該藥上市以來，首次報告急性肝衰竭的死亡病例。（參考資料：基因療法引擔憂，諾華報告Zolgensma致兩人死于肝功能衰竭）

但這并不是首例，基因療法與肝毒性的關(guān)聯(lián)絕不僅此。

在過去兩年中，安斯泰來的基因療法AT132的試驗被多次暫停，原因之一即是擺脫不掉的嚴重肝毒性副反應(yīng)。該藥物用于治療X連鎖肌小管性肌病，使用AAV8載體遞送肌管蛋白基因至骨骼肌，從而增加組織中肌管蛋白的表達。

2020年，三名兒童在接受了高劑量（3x10 14 vg/kg）的AT132后死亡，均發(fā)生了肝功能衰竭，試驗一度暫停，當年末，F(xiàn)DA準許安斯泰來重新開始試驗?？紤]到先前接受低劑量（1x10 14 vg/kg）的AT132治療組中患者并未出現(xiàn)類似肝功能問題，安斯泰來一改激進策略，用藥量降至略高于先前最低劑量組（1.3x10 14 vg/kg）。但結(jié)果并未如其所愿，2021年又有一名兒童出現(xiàn)肝功能異常后死亡，當年9月，試驗再度暫停。（參考資料：基因治療安全性問題頻出，Astellas何時能上岸？）

AT132引發(fā)了對高劑量AAV載體的肝臟風險的審視。

事實上，早在2018年，就有相關(guān)研究指出，AAV載體對肝臟具有高親和力，會天然富集在肝臟細胞中。這一事實導致，若只是靶向肝臟，低劑量的AAV載體即有效，但若是靶向其他部分，要達到有效濃度，全身給藥時的AAV載體劑量必須大幅度提升，以及考慮到載體空殼率，患者的實際肝臟負擔更重。

與高劑量相關(guān)的還有另外一個問題，是免疫應(yīng)答。

一個成年人身體中僅有大約3x1013（30萬億）個細胞。成年人較為容易容忍與細胞數(shù)量近似的AAV載體數(shù)量，當劑量超過100萬億AAV載體劑量時，免疫反應(yīng)很可能發(fā)生——干擾病毒載體與細胞的相互作用，嚴重阻礙基因療法的治療過程。

16年前，在首個靶向肝臟，用于治療血友病B的使用第一代的AAV2載體的基因療法試驗中，就有相關(guān)風險報告。

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從這項試驗中可以看到，約70公斤的成年人體可以很容易耐受AAV2載體劑量4x1011vg/kg全身注射（大約28萬億AAV2顆粒），但當劑量提升至5倍達2x1012vg/kg（大約140萬億AAV2顆粒）時候，CD8+T細胞對載體的衣殼蛋白產(chǎn)生了應(yīng)答，使得AAV載體在傳導細胞之前，已經(jīng)被人體的免疫系統(tǒng)清除。

第三個爭議即是AAV載體或會增加患癌風險。

2020年，UniQure的針對血友病的AAV基因療法使得一名患者患上肝細胞癌（HCC），作為III期臨床的一部分，這位患者于2019年末接受了遞送IX基因的AAV5載體的注射。

與此同時，另外一項使用AAV8載體遞送FVII基因，治療A型血友病犬的10年隨訪研究結(jié)果也引起業(yè)界關(guān)注：五只接受治療的狗中發(fā)生了AAV整合，以及整合后的細胞增殖。

這一發(fā)現(xiàn)讓AAV的安全標簽岌岌可危。然而在后續(xù)調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)UniQure試驗中的這位HCC患者，原本就患有慢性乙型和丙型肝炎感染，其本身就是HCC高發(fā)患者，因此發(fā)現(xiàn)的腫瘤或與AAV治療無關(guān)。此外，第二項試驗，雖然表現(xiàn)出AAV整合，但是隨訪中并未發(fā)現(xiàn)有肝癌或者肝功能障礙現(xiàn)象。

因此，AAV載體是否真的會致癌，仍然是一個懸而未決的問題。

但頻發(fā)的安全事件仍讓人憂慮：有研究表明，約1/3的AAV基因治療試驗存在“治療出現(xiàn)的嚴重不良事件”。無論如何，F(xiàn)DA是“坐不住”了。

3 對研發(fā)熱情的謹慎平衡

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2021年，F(xiàn)DA召集了一個專家小組，在為期兩天的會議上討論了基因治療的安全性——癌癥風險，以及在動物實驗和人類中觀察到的對肝臟和大腦的毒性。

在討論癌癥風險時，專家們花費了大量時間權(quán)衡動物測試的結(jié)果。例如，在小鼠中，觀察到了該類基因療法在給藥劑量較高、特別是幼齡給藥的情況下，致癌風險較大，而目前在猴子、狗等大型動物的實驗中尚未觀察到此類風險。結(jié)合上述A型血友病犬的研究，F(xiàn)DA專家認為，致癌風險仍然是理論上的。

FDA專家建議，為了更好評估AAV風險，有必要延長動物實驗觀察時長，因為“DNA的損傷可能在一年乃至18個月后才出現(xiàn)”。同時，應(yīng)當“長期跟訪接受治療的患者，以確保即使是罕見的不良反應(yīng)也能被觀察到”。

另外，對于臨床研究，專家們提出了“通過在人類細胞系上開展研究等，實現(xiàn)更接近人體實際環(huán)境的研究”。這與輝瑞觀點不謀而合，其在向FDA提交的公開評論中指出，應(yīng)減少在動物體內(nèi)研究基因整合的試驗，除非有“與人類有明確的因果關(guān)系”的證據(jù)出現(xiàn)，聲稱使用人類細胞系評估風險的試驗更有參考價值。

癌癥風險或許是理論上的，但是肝毒性卻是切實存在的。不過對于究竟如何規(guī)避肝臟風險，F(xiàn)DA暫時還未提出具體建議，只是表示“研究人員應(yīng)當更全面地評估以及篩查患者先前存在的肝臟疾病?！盪niQure就是先例。

值得注意的是，先前試驗已表明，在高劑量注射時，較為容易出現(xiàn)嚴重的肝臟副反應(yīng)。盡管如此，F(xiàn)DA專家還是反對設(shè)置基因治療劑量上限。有專家表示：“基因治療劑量構(gòu)成難以具體表征，因為其中或含有與治療DNA無關(guān)的物質(zhì)。”（參考閱讀：博雅輯因魏東團隊談如何看待AAV載體基因療法毒性風險）

— 總結(jié) —

不得不說，安全性已經(jīng)讓基因療法的研究停滯、倒退了好幾次。在科學研發(fā)上，傲慢與輕視帶來后果是將是難以承擔的慘烈，安全性是必須邁過的門檻。

我們需要謹記，自然界中，AAV載體并沒有向可遞送基因的載體的方向進化。對其改造與試驗必然要十分謹慎、小心。值得慶幸的是，盡管AAV載體存在一些爭議，但只要不給予其天文數(shù)字的高劑量，就能盡可能減少一些安全性風險。

當然，對AAV載體的改進從未停止：下一代的AAV應(yīng)當在提升療效時，所需劑量更小，對人類的特定細胞與器官的生物選擇性更高。

正如克?；蚨麻L徐元元所說，選擇AAV的理由在于它的“可塑性”，讓其從一個“好病毒”變成“更好的病毒”：“通過工程改造或者計算生物學，設(shè)計出新的AAV血清型達到在裝配過程中增產(chǎn)、提高轉(zhuǎn)導效率、避開體內(nèi)免疫中和、減少肝毒等若干目標，特別是靶向特異性：如心腦肝肌等全身系統(tǒng)性注射的組織器官、眼耳等局部注射的組織器官、造血及免疫等細胞，要根據(jù)遞送的不同目標來進行體系化的設(shè)計和評估?！保▍⒖奸喿x：寫意討論｜基因治療藥物開發(fā)的未來之路）

十多年前的沉寂之后，基因療法以破竹之勢發(fā)展。截止今年上半年，全球進展中的基因療法開發(fā)管線已超過2024個，僅在8月，就有兩款基因療法獲批。而根據(jù)相關(guān)預測，到2030年，將會有40-50種新的基因療法獲批臨床。

載體是基因療法成功的關(guān)鍵之處，也是未來技術(shù)進步、成本降低的突破點。我們期待有更好、更安全的基因療法出現(xiàn)。

參考文獻：

1.Srivastava A. AAV Vectors: Are They Safe? Hum Gene Ther. 2020 Jul;31(13-14):697-699. doi: 10.1089/hum.2020.187. PMID: 32611206.

2.Verdera HC, Kuranda K, Mingozzi F. AAV Vector Immunogenicity in Humans: A Long Journey to Successful Gene Transfer. Mol Ther. 2020 Mar 4;28(3):723-746. doi: 10.1016/j.ymthe.2019.12.010. Epub 2020 Jan 10. PMID: 31972133; PMCID: PMC7054726.

3.經(jīng)濟學人：研發(fā)、資本和商業(yè)三箭齊發(fā)，基因療法未來可期；基因慧

4. NEJM最新綜述 | 簡述基因治療的最新臨床研究進展；邦耀生物官網(wǎng)

5.腺相關(guān)病毒（七）：AAV載體對肝臟的親和性可能是安全性問題根源；星耀研究院

6.AAV-Induced Cancer: Cause for Concern in Gene Therapy?

7.At FDA meeting, gene therapy experts wrestle with field's blindspots

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