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慢病毒载体新应用:推动基因治疗时代来临

2013年07月17日

  研究人员报道称,他们在针对两种不同罕见疾病的基因治疗试验中取得了有希望的研究结果。研究小组利用携带功能性基因的慢病毒载体,替换了患者造血干细胞(HSCs)中的突变拷贝,然后将这些基因矫正细胞重新输回到患者的体内。在治疗18-32个月后,患者体内高百分比的血细胞得到了遗传矫正,阻止了疾病的进程。

  并且没有证据显示,载体以可能引起白血病的方式,将遗传物质导入到了宿主基因中——在过去采用逆转录病毒的人类基因治疗试验中就出现过这种不良的结果,导致基因治疗一度陷入困境。

  尽管研究人员表示还需进行长期的随访,这两项发表在7月11日《科学》(Science)杂志上的研究表明,慢病毒基因治疗是治疗某些疾病的一种安全有效的方法。

  两篇论文的共同作者、意大利San Raffaele-Telethon基因治疗研究所(TIGET)主任Luigi Naldini说:“现在,我们通过安全地整合治疗基因,从多方面操控了人类血细胞生成。”

  法国国家医学与健康研究院(INSERM)儿科神经学家和基因治疗专家Patrick Aubourg(未参与该研究)说:“看到这两篇论文,我感到非常的高兴,因为它们是如此的鼓舞人心。这项工作确实地证实了,随着病毒载体得到改良,基因治疗的时代即将到来,其将被视作是许多疾病的一种有效的治疗方法。”

  如何克服基因治疗应用在临床上的难题

  间接体内基因治疗有潜力用于治疗多种疾病,然而一直以来由于基因转移效率和安全性等问题,阻碍了其临床应用。基因治疗面临的一个主要问题是具有致癌倾向。由于病毒可将自身的遗传物质几乎随机地插入到宿主基因组中,因而治疗基因旁边的启动子序列有时候可能会激活邻近的致癌基因。

  为了克服这些障碍,研究人员转而借助于以慢病毒载体为基础的载体。通过改造慢病毒载体,不仅可以提高基因转移的效率,还可以避免将专门诱导治疗基因表达的自失活启动子序列装载到载体内,导致致癌基因激活的风险。

  2009年,Aubourg和同事们发布了一项开创性试验的结果。他们针对HSCs开展以慢病毒为基础的治疗,第一次治疗了一种累及年轻男性的神经变性疾病:X-连锁肾上腺脑白质营养不良(X-linked adrenoleukodystrophy ,ALD)。在接受治疗2年后,患者的许多免疫细胞携带着矫正基因,疾病进程完全终止。并且,研究人员在细胞中观察发现了各种基因整合位点,但没有迹象显示有致癌基因激活。

  Naldini 说:“相比于从前的方法,它取得了重大的进步,能够更有效更安全的实现基因转移。但推动间接体内基因治疗从实验室进入到临床,还需要更多的证明。”

  在最新的研究中,Naldini和同事们证实,进一步改进慢病毒载体设计,可以提高基因改造细胞的数量。在第一项实验中,由TIGET的Allesandra Biffi领导的一个研究小组,治疗了3名患有异染性脑白质营养不良(metachromatic leukodystrophy ,MLD)罕见溶酶体贮积症的儿童。MLD是一种由芳基硫酸酯酶A(arylsulfatase A,ARSA)编码基因突变引起的神经退行性疾病。当前,没有方法能够成功治疗MLD,患者通常在数年内死亡。

  研究人员将一个功能性的ARSA基因转移到来自9名症状出现前MLD患者的HSCs中。一名患者在接受改造HSCs治疗2年后接受了分析检测,而另外2名患者则在治疗18个月后接受了分析检测,结果显示45-80%的血细胞携带着功能性基因。芳基硫酸酯酶A在这些细胞中和脑脊髓液呈正常、健康水平表达。并且在患者通常表现症状的时间点过去很久之后,都未见疾病有进一步的进展。Naldini说:“在这一阶段,患者通常会出现脑损伤或是死亡,但现在他们活得好好的。”

  在另一项研究中,TIGET的Allesandro Aiuti领导的一个研究小组,采用相同的方法治疗了3名患有维-奥二氏综合征(Wiskott-Aldrich Syndrome,WAS)的儿童。WAS是由WASP蛋白编码基因突变引起的一种罕见免疫缺陷疾病。治疗20-32个月后的分析结果显示,20-25%的靶血细胞得到了遗传矫正;3名患者的免疫系统基本恢复;反复湿疹感染等症状减轻或完全消失。

  最重要的是,在两项研究中,分子分析HSC子细胞的基因整合模式,没有证据表明载体正激活癌基因。“这些慢病毒载体似乎没有引起逆转录病毒载体治疗中所看到问题。这是一个极好的证据,表明它们更加的安全,”Naldini说。

  Aubourg说:“当然,我们希望得到一种载体,它能够整合到宿主基因组中我们知道不会造成不良影响的位置。现在,它看起很安全。有了这些改良的慢病毒载体,基因治疗应该再也不会让人们望而却步了。”

关键词:慢病毒  载体新应用  基因治疗