肝臟靶向基因治療的臨床研究進展

汪艷

通過加入異源遺傳活性物質對生命單元中的原有遺傳物質進行活性改變或補充等可統稱為基因干預，應用于臨床則稱之為基因治療。基因治療的目的包括治療、治愈或預防某種疾病或醫學狀態。基因治療可通過多種機制策略實現臨床目的，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；引入一個新的或改造后的基因。基因治療可以有體內和體外治療方式。前者是指將基因治療物質直接通過循環系統進入人體；后者是指先將該患者的細胞取出，經過基因治療物質處理后，再將這些細胞輸回患者。基因治療制品根據攜帶傳遞遺傳片段的載體種類，可以簡單歸為質粒、病毒類載體、細菌載體、轉基因細胞以及生物材料載體等。基因治療的所有技術環節涉及，如遺傳活性物質構建、載體傳遞方式、給藥環節以及安全與療效檢查等，均需要復雜的各類專業研究實驗數據交替支撐。

應用于人類的基因治療在上市之前，需要按照各國政府機構的具體管理要求以相應的特殊新藥申請流程開展臨床試驗。大多數國家僅允許靶向體細胞的基因治療研發，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，美國獲批上市的列為細胞與基因治療制品/藥物的共有9個：3個為病毒載體(腺病毒/腺相關病毒、單純皰疹病毒-1)、6個為轉基因細胞(骨髓/血單核細胞)；其中無針對肝臟疾病的制品/藥物[1]。

另一方面，基于靶向RNA技術的治療性新藥研發，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]。 尤其是特異性針對肝細胞的此類新藥，如2018年Inotersen(ASO)和Patisiran(siRNA)在歐洲和美國雙雙獲批，針對性抑制肝細胞中轉甲狀腺素蛋白表達，治療遺傳性甲狀腺素蛋白介導淀粉樣變。2019年11月和2020年11月，分別針對急性肝性卟啉病和I型原發性高草酸尿癥的siRNA類藥物Givosiran和 Lumasiran通過孤兒藥候選藥物認證和突破性治療的雙途徑，相繼在歐洲和美國獲批上市，它們分別是首個針對性抑制肝細胞中氨乙酰丙酸合成酶-1 和羥基酸氧化酶-1表達的基因治療分子藥物，設計上采用了相同的策略，即在分子設計上連結了N-乙酰半乳糖胺基團，特異性靶向肝細胞上的去唾液酸糖蛋白受體，減少肝臟代謝產生的δ-氨基乙酰丙酸/膽色素原和草酸，阻止相關疾病的發生和進展[3-4]。 同時，這些藥物上市后的安全性和療效情況還需要更多觀察數據，這是因為，其所針對病種通常比較稀缺，意味著患者人群數量少且入組者常已處于特殊進展階段，疾病評價終點指標有限，臨床試驗設計困難，缺乏長期隨訪數據[5]。 但其設計過程突出“個體化”能力，與個體基因組深度測序分子診斷技術相結合，在探索致死性的罕見遺傳病治療方面已經開始展示出令人興奮的研發效率和應用潛力[6]。

總體上，盡管相關研發知識和工具不斷積累增加，基因治療研發目前仍然處于發展階段，存在由于某些環節未知而造成的危險因素，如致死、免疫系統嚴重不良反應、非靶向細胞中靶、形成持續感染、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法處理的疾病情況。對于采取了插入整合基因組或基因組編輯技術的基因治療新藥試驗的長期觀察期限，美國FDA最新發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靶向器官。主要是因為肝臟在物質代謝、解毒、凝血、消化、免疫等多種基礎功能方面發揮重要作用，對全身主要器官組織產生直接支持。靶向肝臟的基因治療往往是緣于修復、維持或借助肝臟功能的目的，采用相應技術細節，如Givosiran和Lumasiran分子結構中的肝細胞靶向設計N-乙酰半乳糖胺基團使得異源物特異性地進入肝臟細胞，或在轉基因序列中設計加入肝細胞特異性的表達調控元件，使得特異性針對某種肝功能相應的遺傳分子表達，在性質、水平和時間上實現預定的功能學改變，并理論上避免設計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]，具有轉染效率高的特點。在靶向肝臟的基因治療中，腺相關病毒(AAV)是目前最常用的病毒類載體之一。AAV是一類單鏈DNA病毒，屬于細小病毒科。AAV載體感染細胞后可隨機插入染色體，裝載基因長期表達或潛伏。 AAV存在天然復制缺陷，尚未發現AAV與人類疾病有相關性。AAV體內注射常引起顯著不良免疫反應，對治療流程和效果產生不利影響。針對該困難，有研究不斷探索新技術策略，如將具有針對性免疫調節活性的非編碼DNA短序列直接與具有治療作用的DNA長序列相連結，改造了AAV載體基因組，動物模型實驗發現對AAV治療相關的局部不良免疫反應產生顯著抑制效果[9]。 此外，腺病毒、慢病毒載體也是常見應用工具。腺病毒是雙鏈DNA病毒，可以攜帶較長基因片段，感染肝細胞的效率也比較高，但可以引起比較強的免疫不良反應；慢病毒是RNA病毒，會將外源基因整合到宿主細胞的基因組長期表達，需要長期觀察其安全性[7]。也有采用相對簡單的寡核苷酸裸分子、質粒或納米粒等非病毒載體形式進行基因給藥。此類方式引起免疫系統不良反應的情況相對病毒載體比較小，但其技術在臨床可行性、傳遞過程和感染效率等方面目前大都尚不及病毒載體技術。

根據截至目前臨床試驗網站(ClinicalTrials.gov)內容，已經完成或正在招募或正在活躍狀態的肝臟相關疾病基因治療臨床試驗項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%。在這些試驗中，肝臟腫瘤治療試驗近期多采用將體外基因工程改造后的免疫細胞輸回患者，還有一些將構建的病毒載體或納米顆粒直接注入瘤體或其血供系統；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；近年來其體內給藥以使用AAV載體為主。這些內容代表性地反映了肝臟靶向基因治療臨床研究進展的基本情況。