基因療法從被發(fā)明應(yīng)用，到如今的蓬勃發(fā)展，其進(jìn)程可謂一波三折。隨著越來越多基因治療產(chǎn)品上市，基因治療的征程已獲得里程碑性勝利。從目前已獲批產(chǎn)品和未獲批的產(chǎn)品臨床試驗進(jìn)程來看，基因治療具有廣闊前景。
近日，發(fā)表在BIOMEDICINE & PHARMACOTHERAPY上題為Gene therapy clinical trials, where do we go? An overview的綜述中，作者簡要回顧了基因治療的歷史，總結(jié)了目前基因治療的主要領(lǐng)域及涉及的臨床試驗。
PART.1 基因治療的發(fā)展歷史
基因治療的歷史可以分為基礎(chǔ)研究、臨床實驗開始、蕭條到繁榮以及未來的發(fā)展這四個階段（圖1）。下文將對每個階段的時間及發(fā)生的主要事件進(jìn)行詳述。
圖1 基因治療的發(fā)展歷史
1.1 基礎(chǔ)研究階段（1909-1973）
基因治療之旅始于Wilhelm Johannsen創(chuàng)造了“基因（gene）”一詞。Francis Crick和James Watson在大約半個世紀(jì)后發(fā)現(xiàn)了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)。“基因工程（genetic engineering）”一詞最早是在20世紀(jì)30年代開始使用。在20世紀(jì)60年代，人們發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌中基因轉(zhuǎn)移的基本原理，并根據(jù)這些原理發(fā)展了真核細(xì)胞的基因轉(zhuǎn)移技術(shù)。20世紀(jì)70年代首次描述的限制性內(nèi)切酶和連接酶構(gòu)成了基因操作的基礎(chǔ)。重組DNA技術(shù)使研究人員能夠?qū)⑦x定的治療基因?qū)牍こ梯d體。隨著病毒轉(zhuǎn)移遺傳物質(zhì)的能力被發(fā)現(xiàn)，病毒載體逐漸成為一種有前途的基因轉(zhuǎn)移工具。這些技術(shù)進(jìn)步使科學(xué)家成功應(yīng)用基因治療載體將特定遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移到靶細(xì)胞從而實現(xiàn)治療目的。
1.2 臨床試驗開始階段（1989-2003）
基因治療臨床階段始于1989年，一種逆轉(zhuǎn)錄病毒被應(yīng)用于新霉素耐藥標(biāo)記，用來追蹤黑色素瘤免疫治療中的浸潤性淋巴細(xì)胞。第一次成功的基因治療臨床試驗于1990年在賓夕法尼亞大學(xué)啟動，在一名被診斷為重癥聯(lián)合免疫缺陷?。⊿CID）的四歲女孩體內(nèi)應(yīng)用：該試驗使用逆轉(zhuǎn)錄病毒載體將正常拷貝的腺苷脫氨酶（ADA）基因轉(zhuǎn)移到患者的T細(xì)胞后，令機體產(chǎn)生ADA的能力提高。經(jīng)過該試驗，患者病情得以緩解且目前仍然存活。然而，病毒載體的使用伴隨著隨機基因插入突變和免疫反應(yīng)等不良事件，這使得基因治療應(yīng)用的步伐開始放緩。1999年，一名被診斷為罕見代謝性疾病的18歲男孩，在接受腺病毒載體介導(dǎo)的編碼鳥氨酸轉(zhuǎn)氨酶基因療法后，死于因病毒引起的強烈免疫反應(yīng)及繼發(fā)性多器官衰竭，成為第一個因基因治療導(dǎo)致死亡的患者。盡管這些不良事件延緩了基因治療的發(fā)展，但也展示出了基因治療對基因缺陷性疾病的治療潛力。
1.3 從蕭條到繁榮階段（開始批準(zhǔn)基因治療產(chǎn)品，2003-2022）
2003年，在經(jīng)過大約686項臨床試驗后，國家食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)了Gendicine（今又生）上市，這是世界上首個獲批上市的商業(yè)化基因治療產(chǎn)品。兩年后，國家食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)了溶瘤病毒產(chǎn)品Oncorine（安柯瑞）上市。2012年，歐洲藥品管理局（EMA）批準(zhǔn)了uniQure公司的AAV基因治療產(chǎn)品Glybera，用于治療脂蛋白脂肪酶缺乏癥LPLD。第一個干細(xì)胞基因治療產(chǎn)品Strimvelis于2016年獲EMA批準(zhǔn)上市。2017年，美國食品藥品管理局（FDA）批準(zhǔn)了兩種嵌合抗原受體（CAR）產(chǎn)品Kymriah和Yescarta，成為基因治療藥物發(fā)展史上的關(guān)鍵里程碑，為未來的基因治療產(chǎn)品研發(fā)上市鋪平了道路。2017年12月，F(xiàn)DA批準(zhǔn)了全球首款A(yù)AV基因治療產(chǎn)品Luxturna，用于治療雙等位RPE65基因突變導(dǎo)致的2型先天性黑蒙癥LCA。2019年5月，F(xiàn)DA批準(zhǔn)了諾華公司的AAV基因治療產(chǎn)品Zolgensma，用于治療2歲以下的脊髓性肌肉萎縮癥SMA，該藥品以其212.5萬美元的售價被稱為“全球最昂貴藥物”。2022年，又有3款A(yù)AV基因治療藥物獲FDA批準(zhǔn)上市，分別是Upstaza、Roctavian和Hemgenix。
1.4 未來的發(fā)展階段（2022-2025）
隨著多款基因治療產(chǎn)品的成功上市，以及越來越多的基因治療產(chǎn)品走向臨床，基因治療行業(yè)呈現(xiàn)出井噴式發(fā)展。該文總結(jié)了目前處于申請上市的69款基因治療產(chǎn)品及其適應(yīng)癥（表1）。
表1 待批準(zhǔn)的基因治療產(chǎn)品
PART.2 基因治療的發(fā)展領(lǐng)域
基因療法在多個領(lǐng)域均發(fā)揮重要作用，作者回顧了2010-2020年的1908項基因治療臨床試驗后（圖2），得出的結(jié)論是，目前基因治療的臨床應(yīng)用可分為三個主要領(lǐng)域：癌癥（Cancer）、單基因或多基因疾?。ㄟz傳性疾病，Genetic Disease）、傳染?。↖nfection）。
2.1 基因治療：一種新興的癌癥治療方法
如圖2C所示，血液系統(tǒng)相關(guān)癌癥的基因治療臨床試驗數(shù)量是最多的，其次是胃腸道和神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)癌癥。表2總結(jié)了基因治療領(lǐng)域常見的疾病。白血病、淋巴瘤、黑色素瘤和多發(fā)性骨髓瘤是基因治療領(lǐng)域最常見的癌癥類型。從目前針對癌癥的臨床試驗來看，大多都處于臨床1期（圖3）。目前為止，已有一些被批準(zhǔn)用于癌癥治療的基因治療產(chǎn)品，如Gendicine、Oncorine、Rexin-G、Imlyga、Delytact和8個CAR-T細(xì)胞治療產(chǎn)品，包括Kymriah、Yescarta、tecartus、breyanzi、abecma、ARI-0001、carteyva和carvykti。
2.2 遺傳性疾病的基因治療
如圖2D所示，遺傳性疾病的基因治療大多集中在代謝障礙類疾病、眼科疾病和凝血障礙類疾病上。臨床試驗數(shù)量最多的遺傳性疾病主要有SMA、DMD、B型血友病、ADA-SCID和β-地中海貧血（表2）。與癌癥相比，遺傳性疾病的基因治療臨床試驗處于臨床3期的比例更高（圖3）。這些臨床試驗大多是在體內(nèi)進(jìn)行的，AAV是最常用的基因治療載體（圖4）。目前為止，已有一些被批準(zhǔn)用于治療ADA-SCID、DMD、SMA、LCA、β-地中海貧血的基因治療產(chǎn)品上市。
2.3 傳染病的基因治療
如表2所示，AIDS、COVID-19、瘧疾、埃博拉、丙型肝炎、HPV和乙肝是臨床試驗數(shù)量最多的傳染病。但從獲批的基因治療產(chǎn)品數(shù)量上來看，基因治療在傳染病的應(yīng)用上還有很長的路要走。
圖2 不同疾病類型基因治療的臨床試驗數(shù)量
表2 基因治療領(lǐng)域常見的疾病
圖3 按研究階段和疾病類別分類的2010年-2020年臨床試驗數(shù)量
PART.3 基因治療的載體
理想的基因治療載體應(yīng)具有高轉(zhuǎn)導(dǎo)效率、誘導(dǎo)長期穩(wěn)定表達(dá)的能力、靶細(xì)胞特異性、負(fù)載容量等特性。最常見的載體類型是病毒載體。與非病毒載體相比，病毒載體具有更高的轉(zhuǎn)導(dǎo)效率、更強的工程化能力和高度特異性的基因遞送特點。慢病毒和逆轉(zhuǎn)錄病毒主要用于制造CAR-T細(xì)胞和TCR修飾的T細(xì)胞產(chǎn)品。腺病毒載體作為溶瘤病毒產(chǎn)品和病毒疫苗產(chǎn)品而廣為人知。AAV載體因其安全性高、持續(xù)表達(dá)時間長，免疫原性低、血清型多等特點，成為目前最具前景的基因治療載體。
圖4 基因治療臨床試驗中使用不同載體的趨勢
PART.4 小結(jié)
基因治療從首次被認(rèn)為是一種有效的治療方法距今已有30多年的歷史?；蛑委煴徽J(rèn)為是難治性疾病的有效方法。回顧基因治療的發(fā)展趨勢，近十年是基因治療產(chǎn)品獲批數(shù)量不斷增加的十年，這意味著我們進(jìn)入了一個新時代。并且基因治療策略隨著時間的推移而演變。遺傳學(xué)及生物技術(shù)的發(fā)展突破，如CRISPR-CAS基因編輯，使基因療法可治療疾病的種類更為廣闊。雖然基因療法主要用于癌癥和遺傳性疾病，但目前也有多款艾滋病、瘧疾和人乳頭瘤病毒等傳染病臨床試驗已進(jìn)入臨床晚期研究階段。基因治療臨床試驗的十年趨勢分析結(jié)果顯示，以慢病毒、腺病毒和AAV為代表的病毒載體，在臨床中使用廣泛。慢病毒在CAR-T細(xì)胞或TCR修飾的T細(xì)胞產(chǎn)品中廣泛使用，AAV主要用作遺傳性疾病的體內(nèi)基因治療載體。在非病毒載體中，最常見的是RNAs（siRNA、miRNA、shRNA）和質(zhì)粒。在過去10年，體外基因治療已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，目前的管線眾多。數(shù)據(jù)也顯示，體內(nèi)基因治療將會在未來十年迎來新的發(fā)展高潮。
（來源：醫(yī)前沿）