2018 ACMG熱門話題之基因治療篇
筆者近期參加了於美國夏洛特舉辦的ACMG 2018年會，現將會議熱門話題——基因治療相關內容做以整理分享，供讀者參考。
01
主題及講者
Making Gene Therapy Work: Timing and Target.
Speaker: Florian Eichler, MD,Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School.
介紹
來自哈佛醫學院麻省總院的Eichler教授以X-連鎖腎上腺腦白質營養不良為例為大家介紹了基因療法在中樞神經系統疾病治療中的應用。腎上腺腦白質營養不良(adrenoleukodystrophy，ALD)是X連鎖隱性遺傳病，是一種最常見的過氧化物酶體病，主要累及腎上腺和腦白質，半數以上的病人於兒童或青少年期起病，主要表現為進行性的精神運動障礙，視力及聽力下降和（或）腎上腺皮質功能低下等。ALD是一種臨床異質性很強的遺傳性代謝性疾病。根據ALD的發病年齡及臨床表現分為不同類型，其中包括兒童腦型（childhood cerebral ALD， CALD）和常於20-40歲間發病的腎上腺脊髓神經病型(Adrenomyeloneuropathy， AMN)。目前對於這兩種類型的患者，主要治療方法是進行腎上腺激素替代療法。通過飲食控制26碳飽和脂肪酸攝入也可以達到一定的治療效果，但效果均不佳。近年來，基因療法被引入臨床。對於這兩種不同類型的ALD，用於基因治療的病毒載體也有所不同，他們分別為DNA腺病毒(Adeno-associated virus, AAV)和RNA慢病毒(Lentiviral, LVs)：
兩種病毒用於基因治療時採取的delivery策略也有所不同：
儘管異體骨髓移植在CALD的治療上有一定的有效性，但它也有一定的風險和局限性，包括大於10%的患者由於治療引起的死亡，45-75%的患者發生中等到重度的免疫抑制，對於供體的匹配度要求非常高等。由慢病毒介導的基因治療可以很好的克服上述缺點。由腺病毒作為載體包裝進治療基因ABCD1，轉染患者自體的造血幹細胞，在體外大量繁殖後，從新輸回給患者，通過血液再造，產生表達治療基因的正常ALD蛋白的小膠質細胞，進而達到治療的目的。目前該基因療法STARBEAM，已經進入open-label, single-arm臨床2/3期試驗階段。具體治療方案：
目前參與臨床試驗的17名患者全部達到較好的治療效果，包括各種神經系統功能判斷分數的穩定，甚至提高，MRI影像的改善，並且迄今為止沒有患者發生死亡，排異反應等其他負作用.
治療成人型AMN的基因療法，採用的是腺病毒位載體介導的重組整合了正常人ABCD1基因的直接轉導的方法。腺病毒是一種感染人體和靈長類動物的小分子DNA病毒。病毒本身對人體比較安全，不會引發疾病。目前有90種以上的臨床試驗，採用AAV病毒介導，治療包括中樞神經系統疾病。通過腦室內，硬膜下或靜脈注射的方法，AAV-ABCD1轉基因進入動物模型小鼠的靶向作用區域，脊髓的特定部位，表達正常的ALDP蛋白質，達到治療的功效。經過治療的小鼠，各項運動功能指標得到明顯的恢復與提高。雖然，目前LVs的基因治療還在動物模型階段，希望不久的將來會很快進入到臨床試驗階段，使AMN患者受益。
02
主題及講者
Recent advances in spinal muscular atrophy (SMA): from bench to bedside.
Speaker: Claudia Chiriboga, MD, MPH, Professor of Neurology and Pediatrics at CUMC, Columbia University Medical Center.
介紹
脊髓性肌肉萎縮症（Spinal Muscular Atrophy, SMA）是最常見的致死性神經肌肉疾病之一，是一種具有進行性，對稱性，以近端為主的弛緩性癱瘓和肌肉萎縮為特徵的遺傳性運動神經元疾病。按照患者癥狀的輕重程度可以分為，嬰兒型（type I）, 患兒在六個月以前發病，全身鬆軟，無法獨坐等癥狀嚴重，預期壽命通常在2歲以內；type II型，患兒在7-18月間緩慢發病，患兒無法獨站，隨著年齡的增長，呼吸，吞咽，脊柱側彎等癥狀明顯加重，存活期不會超過青春期；type III型，18個月以後發病，患者壽命可以接近正常人，但運動能力會緩慢下降，最終喪失行走能力，而終生輪椅；type IV型，患者一般在20-30歲間發病，運動受限小，發展也比較緩慢。95%的SMA患者是因為位於染色體5q13.3的基因SMN1的純合缺失導致的。與SMN1相鄰處，還有另外一個SMN基因，SMN2的存在。SMN2 與SMN1的區別僅在於SMN2 的外顯子7上的一個鹼基由SMN1的C變為T。這一不同造成SMN2被轉錄為截斷蛋白而失去SMN蛋白質的正常功能。但有一少部分SMN2逃逸正常轉錄，而產生正常功能的SMN蛋白。正常人體中，SMN2基因的拷貝數存在一定的差異，從最基本的2 copies到多個copies不等。在SMN1發生缺失的情況下，少數逃逸SMN2正常轉錄而產生的正常SMN蛋白會起到一定的劑量補償作用。
所以根據體內SMN2拷貝數的差異，SMN1缺失引發的SMA嚴重程度會有所不同。針對SMA治療的研究非常多：
針對SMA的治療包括小分子療法和基因替代（gene replacement）療法。目前進入臨床試驗的小分子療法包括：
基因替代療法原理如下：
目前正在進行的臨床試驗也非常多：
各種臨床數據顯示，治療效果非常好，副作用小：
治療SMA的Nusinersen已經獲得美國葯監局FDA的批准：
最後Dr. Chiriboga對Nurinersen基因療法做了總結：
Nusinersen改變了SMA的疾病進程。
為了達到最佳使用效果，早期治療是關鍵。對於明確診斷的患者立即採取治療，例如type I型的患者。
在癥狀出現前的診治可以使患者正常發育。對於出現肌張力低的嬰兒進行SMA基因檢測，儘早發現病因。
03
在會議參展的製藥公司有，有這樣兩種FDA剛剛通過不久的藥物引起了我的注意。
Strensiq,首個獲批的用於治療perinatal/infantile- and juvenile-onset hypophosphatasia (HPP)的enzyme replacement therapy. HPP是由於患者體內鹼性磷酸酶（alkaline ohosphatase, ALP）缺乏或水平降低引起的一種代謝性疾病。臨床表現主要為骨和牙齒的固化缺陷，呼吸和進食困難，肌張力低，癲癇發作等。Strensiq分子可以取代缺陷的鹼性磷酸酯酶，同時降低體內ALP作用底物無機焦磷酸（inorganic pyrophosphate, PPi)和5-磷酸吡哆醛（pyridoxal-5-phosphate, PLP）的濃度。
在我們公司做過的基因檢測患者中就有這樣一個病例。患兒7月齡，是以嬰兒痙攣症為臨床診斷，送檢我公司進行基因檢測的。檢測結果發現為ALPL基因的複合雜合變異。我們提示醫生進一步檢測患兒血液中ALP的濃度，以達到確診的目的。
另外一種新葯是Biomarin公司生產的專門針對晚期嬰兒型神經元蠟樣脂褐質沉積症(ceroid lipofuscinosis, CLN2 disease)展開治療的enzyme replacement therapy. CLN2發病年齡在2-4歲伴耐藥性癲癇和智力發育倒退為主要表現而後出現肌強直，共濟失調，視力喪失和視神經萎縮等癥狀。大部分患者在發病後三年半左右卧床不起，10-15歲死亡。主要發病機制是由於CLN2基因突變導致溶酶體酶tripeptidyl peptidase-1 (TPP1)缺乏造成。 BrineuraTM藥物分子可以取代缺陷型TPP1從而改善疾病的進程。但CLN2通常的發病在嬰兒晚期，發現的越晚對於疾病的治療效果越差。通過基因檢測明確疾病的分子診斷，對於抓住治療時機，爭取治療時間起到至關重要的作用。
總結
在本次ACMG會議，筆者非常欣喜的看到越來越多的罕見病的治療方案與藥物應運而生。罕見病的治療正在從molecular diagnosed, so what?（診斷後卻無法治療）的階段進入到can be cured（可治癒）的嶄新階段。
該帖筆者，賽福基因遺傳解讀部技術總監王小冬博士
在ACMG2018 賽福基因展台後
王小冬博士曾同時擔任加州理工大學和哈佛大學的科學家，從事構建wormbase.org資料庫的工作。加入賽福基因團隊後，負責資料庫構建與分子醫學解讀。
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