基因治療又遇挫折，它還能「勝任」罕見病剋星嗎？
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來源：科技日報
基因療法可以通過對引起疾病的突變基因進行「糾正」，從而為遭受先天性遺傳病困擾的患者帶來治癒的希望。但近日，在美國一家生物技術公司開展的一項基因治療臨床試驗中，2名參與試驗的兒童不幸死亡。
歷經數十年的迂迴與曲折，基因療法為人類重大疾病特別是眾多遺傳缺陷性疾病的治療帶來了新希望。然而基因療法最近又遭遇挫折。
近日，美國一家生物技術公司（Audentes Therapeutics）發布信函稱，參與公司「AT132」基因治療的17名神經肌肉性罕見病兒童中，2名兒童在接受高劑量基因治療後死亡。
這種基因療法的關鍵研究始於2017年，旨在治療的是一種由單個基因突變引起的致命性疾病——X染色體連鎖肌小管性肌病。該療法原本打算在今年提交申請，期望年底獲得美國食品藥品監督管理局批准，但是計劃現在被擱置。
20年前也曾有兒童在接受基因治療時死亡，當時的基因療法與這次的基因療法有哪些不同？經過幾十年的發展，基因療法有了哪些改善，還面臨哪些問題？就此，科技日報記者採訪了有關專家。
「缺啥補啥」，「糾正」突變的基因
在人體中，有個名叫「MTM1」的基因，它通過表達一個叫「肌管素」的蛋白，用於肌肉細胞的發育和維持。X染色體連鎖肌小管性肌病正是由於「MTM1」基因突變導致的。
X染色體連鎖肌小管性肌病主要影響骨骼肌，癥狀表現為肌無力和肌張力減退。肌肉病變會損害患者的坐、站和走等運動能力，甚至造成進食和呼吸困難，也可能導致眼肌麻痹、面部肌無力和肌反射消失。
目前，該疾病的主要治療手段包括物理治療以及使用呼吸機等支持設備。有研究表明，化學藥物「吡啶斯的明」可能有利於改善臨床癥狀，但還沒開展正式的臨床試驗。總體而言，該疾病當前並無有效的治療手段。
為此，科研人員開始探索採用基因療法，「糾正」突變的基因。「基於『缺啥補啥』的治療邏輯，該基因療法利用腺相關病毒（AAV）作為載體，將正常的『MTM1』基因導入肌肉細胞用以產生正常功能的肌管素，從而修復受損肌肉細胞的功能。」中國科學院腦智卓越創新中心仇子龍研究員介紹說，這屬於「治本」的治療方法，理想狀況下甚至可以實現「一次治療，終生獲益」。
這一「糾正」過程如何實現？「整個過程和『打點滴』很像。」仇子龍指出，研究人員將裝載著正常「MTM1」基因的腺相關病毒注射進患者的血液，通過血液循環將腺相關病毒載體送達肌肉細胞，並在其中產生具有正常功能的「肌管素蛋白」。
在這些兒童參與臨床試驗之前，該基因療法進行過臨床前研究，包括在體外培養的細胞和小鼠疾病模型中驗證該療法的安全性和有效性，這種療法總體上是安全的。
但為了提高治療效果，研發人員測試了更高的基因療法劑量。「高劑量對於神經肌肉疾病特別重要，因為需要更多基因拷貝通過血液循環到達靶向組織。」華東理工大學生物工程學院程誠博士說，此次基因研究所用的劑量是基因治療中的最高劑量：每千克體重300萬億個基因組拷貝。
「升級」後的傳輸載體更安全
近年來，基因療法發展迅速。曾經同樣按下「剎車鍵」的事件發生在1999年，美國一位名叫傑西·基辛格的18歲患者，在腺病毒為載體的基因治療臨床試驗中不幸去世。
當時，研究人員將腺病毒作為載體，將基因插入病人的細胞來替換那些丟失或功能失調而導致疾病的部分。幾天後，傑西因為嚴重免疫反應導致多器官衰竭死亡，這給最初對基因療法持樂觀態度的人澆了一盆冷水。
傑西·基辛格因基因治療死亡的悲劇發生後，研究人員便縮小了實驗室的規模，將精力放在了尋找更加安全的病毒載體上，最終他們發現並推廣使用了腺相關病毒。
腺相關病毒是目前發現的一類結構最簡單的單鏈DNA缺陷型病毒。腺相關病毒基因療法，以腺相關病毒作為載體，將治療性基因輸送到特定的組織和器官中，這些治療性基因在這些非分裂細胞中以遊離體形式穩定存在並表達，從而有效治療單基因遺傳病。
目前，腺相關病毒是較為主流的基因治療載體平台，也有用腺病毒和慢病毒的基因療法。仇子龍指出，相比於腺病毒，腺相關病毒載體具有安全性高、免疫原性低、療效更長和便於改造等優勢，新發現的AAV8、AAV9等腺相關病毒將基因轉入細胞中的能力比腺病毒強10—100倍。而慢病毒則具有隨機整合基因組的特性，存在破壞正常基因功能的潛在風險。
除了此次報道的單基因突變引發的罕見病，當前國內外基因療法也有用於治療帕金森病、阿爾茲海默症、癌症等其他複雜疾病。當前，約有42家公司、近100個藥物研發項目使用腺相關病毒載體進行基因治療。此次死亡事故中，研究人員用於基因治療的載體便是AAV8。
過高劑量易產生毒副作用
對於基因療法存在的不安全性，程誠認為，以此次「AT132」基因療法的案例來說，兒童死亡的原因可能是接受了過高劑量的腺相關病毒靜脈注射，由此產生了大量的對於腺相關病毒的抗體。病毒和抗體的結合可以進一步激活補體通路或先天免疫反應，從而引發強烈的毒副作用。
「另一種不安全性表現為正常基因的錯位表達。」程誠以脊髓性肌萎縮症的基因療法「Zolgensma」為例說，靜脈注射會導致「Zolgensma」攜帶的正常基因在肝臟中過度積累，但這個基因在肝臟中並不發揮功能，由此引發了治療後比較普遍的肝毒性，表現為轉氨酶的升高。
早在數年前，基因治療領域先驅、腺相關病毒研發者之一的美國科學家詹姆斯·威爾遜，曾對基因治療中使用的高劑量載體表示過擔憂。2018年2月，威爾遜團隊發表論文稱，高劑量腺相關病毒注射後，引發恆河猴和仔豬的嚴重毒性反應，其中一隻恆河猴由於肝臟衰竭不得不接受安樂死。為此，威爾遜呼籲研究人員進行基因治療時應仔細監測類似的毒性作用。
威爾遜的合作者、美國麻省理工學院醫學院高光坪教授也曾表示過類似的看法，他在2019年接受採訪時曾表達過擔心：這個領域發展太快會讓人們變得不那麼謹慎，可能會讓傑西·基辛格這種事情再次發生。
「科技進步都會經歷挫折。」仇子龍表示，雖然這次高劑量基因治療造成了患者的死亡，但也不能否認基因治療的有效性。面對單基因罕見病缺少有效治療手段的現實，基因治療確實為許多患者和他們的家庭帶來了希望。當前，基因治療還有許多不足之處，這需要領域內的專家學者不斷改進和完善，使其更加安全有效，而不應該因噎廢食。
在推動基因治療領域發展方面，仇子龍建議，需要不斷改造從而獲得新的、具有特殊組織親和性的腺相關病毒類型，降低注射後人體的免疫反應，實現對正常基因的更精準遞送，進一步降低毒副作用；同時，研發更優的基因調控元件，使遞送到患者體內的正常基因可以「適時適地適量」地產生有功能的蛋白。
程誠也建議，可以進一步優化腺相關病毒的生產和純化工藝，降低病毒中的雜質，提高純度；選擇更優的載體遞送模式，例如針對神經系統的疾病，可以採用鞘內注射或腦室注射的載體遞送模式。
