發(fā)布日期：2017-03-10

近日，《麻省理工科技評(píng)論》推出“2017 年十大突破技術(shù)”，“基因療法 2.0”位列其中，有望在今年迎來(lái)新的突破。

基因療法（gene therapy）是指將外源正?；?qū)氚屑?xì)胞，以糾正或補(bǔ)償因基因缺陷或異常引起的疾病，最終實(shí)現(xiàn)治療目的，有著超 30 年的發(fā)展歷史。雖然過(guò)程頗為坎坷，但是隨著載體病毒、遞送機(jī)制的優(yōu)化，基因療法進(jìn)入 2.0 時(shí)代，在癌癥、罕見(jiàn)病治療上展現(xiàn)出很好的前景。

據(jù)悉，UniQure 公司的 Glybera（治療家族性脂蛋白脂酶缺乏癥）以及 GSK 的 Strimvelis（治療嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷?。﹥煽罨蛑委煯a(chǎn)品已經(jīng)在歐洲獲批上市。2017 年，Spark Therapeutics 旗下的基因療法 Voretigene Neparvovec（治療遺傳性視網(wǎng)膜疾?。┯型蔀槭讉€(gè)獲 FDA 批準(zhǔn)的產(chǎn)品。

基因療法 2.0：成功治療鐮刀細(xì)胞貧血癥

3 月 2 日，一篇發(fā)表在《NEJM》期刊的文章引起行業(yè)內(nèi)關(guān)注。來(lái)自于美國(guó) BlueBird 公司和巴黎 Necker 兒童醫(yī)院的研究團(tuán)隊(duì)利用基因療法成功拯救了一名患有鐮刀細(xì)胞貧血病的 15 歲男孩。

鐮刀細(xì)胞貧血病是一種單基因遺傳病，每年約有 27.5 萬(wàn)新生兒被確診為患有此病。因?yàn)?beta;- 珠蛋白基因突變，患者體內(nèi)正常血紅蛋白 HbA 轉(zhuǎn)變?yōu)橛泻Φ难t蛋白 HbS，紅細(xì)胞扭曲成鐮刀狀，不能正常攜帶氧氣且造成全身血管阻塞。雖然傳統(tǒng)的骨髓移植可以治療，但是多數(shù)患者很難找到匹配的骨髓捐贈(zèng)，且存在免疫排斥的風(fēng)險(xiǎn)。

現(xiàn)在，基因療法為這一常見(jiàn)遺傳病帶來(lái)了新希望。

BlueBird 研發(fā)了一種藥物 LentiGlobin BB305，將抗鐮狀β- 珠蛋白基因（antisickling β-globin gene）導(dǎo)入病毒載體中。該藥物能夠?qū)⒄_的β- 珠蛋白基因轉(zhuǎn)入來(lái)源于患者體內(nèi)的造血干細(xì)胞中，再將這些經(jīng)過(guò)改造的造血干細(xì)胞進(jìn)行體外擴(kuò)增，最后輸送回患者體內(nèi)。3 個(gè)月后，患者體內(nèi)開(kāi)始生成正常的血紅蛋白，且血液檢測(cè)正常。

雖然這是基因療法首次在常見(jiàn)遺傳病上“展露身手”，且還需要投入更多的臨床試驗(yàn)，但是我們依然期待它在未來(lái)開(kāi)創(chuàng)出更多的驚喜。

技術(shù)壁壘

目前已開(kāi)展的臨床試驗(yàn)多針對(duì)致病基因單一且清晰的罕見(jiàn)疾病，對(duì)于其他多基因疾病或者致病機(jī)理不明朗的疾病，基因療法很難開(kāi)展。而且，即便是已經(jīng)成功開(kāi)展臨床試驗(yàn)的療法，也面連著技術(shù)門檻高、治療費(fèi)用昂貴等問(wèn)題，能從中受益的患者很有限。

幾年前，西雅圖弗雷德•哈金森癌癥研究中心從事基因治療研究的 Jennifer Adair 開(kāi)展了首個(gè)基因治療試驗(yàn)。他們篩選到一個(gè)基因，負(fù)責(zé)保護(hù)癌癥患者抵抗化療的副作用。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)病毒載體將該 DNA 片段導(dǎo)入患者血液細(xì)胞中，再將這些改造的血液細(xì)胞回輸至患者體內(nèi)，發(fā)揮治療作用。

這一臨床試驗(yàn)招募了 11 名患者，且成效顯著。但是，Adair 表示，臨床試驗(yàn)中需要 3 名科學(xué)家在一間數(shù)百萬(wàn)美元打造的無(wú)菌室里 96 小時(shí)無(wú)間斷處理患者的細(xì)胞。“我們需要簡(jiǎn)化這一過(guò)程。” Adair 強(qiáng)調(diào)。

伴隨著基因療法的快速發(fā)展，罕見(jiàn)病、癌癥這類曾被判“死刑”的疾病也逐步迎來(lái)新曙光。但是，科學(xué)家們開(kāi)始擔(dān)心，基因療法過(guò)于復(fù)雜，而且欠缺訓(xùn)練有素的技術(shù)人員和合適的設(shè)備。

便攜式儀器實(shí)現(xiàn)“gene therapy in a box”

如何實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的自動(dòng)化制備？這是 Adair 團(tuán)隊(duì)試圖“平民化”基因療法的關(guān)鍵。

他們采用了一款由德國(guó)儀器制造商 Miltenyi 出售的細(xì)胞處理設(shè)備——Prodigy，它能夠自動(dòng)化完成基因療法中關(guān)鍵的步驟——細(xì)胞制備、擴(kuò)增。細(xì)胞從一端輸入儀器，在其內(nèi)運(yùn)行 30 小時(shí)后從另一端輸出，即可用于治療，大大縮短了細(xì)胞處理時(shí)間。

Adair 希望，這種移動(dòng)式儀器能夠?qū)⒒虔煼ㄍ茝V至更多的國(guó)家和地球，包括艾滋病流行最嚴(yán)重的非洲。

Prodigy：外形小巧，重約 150 磅，表面裝備有明亮的玻璃罩、整齊的儀表盤和彎曲的輸液軟管?；颊呒?xì)胞會(huì)在軟管內(nèi)輸送，與各類化學(xué)物質(zhì)接觸、反應(yīng)，最終與攜帶有目標(biāo) DNA 的病毒載體融合。

Prodigy 售價(jià)約為 15 萬(wàn)美元，一位患者所需細(xì)胞制備的試劑成本約為 1.2 萬(wàn)美元。德國(guó)營(yíng)銷經(jīng)理 Katharina Winnemöller 表示：“這一移動(dòng)式設(shè)備大大簡(jiǎn)化了細(xì)胞治療過(guò)程。雖然這并不意味著每一個(gè)鄉(xiāng)村醫(yī)院都能開(kāi)展相關(guān)治療，但是它能夠顯著降低患者的治療成本。”

除了 Miltenyi，其他研究機(jī)構(gòu)和公司也在積極研發(fā)類似的細(xì)胞處理設(shè)備，例如 General Electric（通用電氣）收購(gòu)了一家專門處理細(xì)胞的公司 Biosafe，麻省理工學(xué)院的德雷珀實(shí)驗(yàn)室正在開(kāi)發(fā)一款微流體設(shè)備，用于 CAR- T 療法的前期準(zhǔn)備。

應(yīng)用方向：CAR- T 療法

這種便攜式細(xì)胞處理設(shè)備還可以推進(jìn)一種癌癥療法——嵌合抗原受體 T 細(xì)胞免疫療法的發(fā)展，也就是我們所熟知的“CAR-T”療法。作為一種新型細(xì)胞療法，CAR- T 技術(shù)已經(jīng)在在急性白血病和非霍奇金淋巴瘤的治療上有著顯著的療效，被認(rèn)為是最有前景的腫瘤治療方式之一。

“CAR”代表嵌合抗原受體，“T”代表免疫系統(tǒng)的“哨兵”——T 細(xì)胞。“CAR-T”則是通過(guò)基因工程技術(shù)給 T 細(xì)胞加入一個(gè)能識(shí)別腫瘤細(xì)胞并且同時(shí)激活 T 細(xì)胞的嵌合抗體，使其能夠攻擊腫瘤，且能夠在體內(nèi)長(zhǎng)期記憶、擴(kuò)增，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效性。

值得注意的是，在回輸至患者體內(nèi)之前，T 細(xì)胞的分離、改造到擴(kuò)增需要 2 周左右的時(shí)間，花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，且涉及很多步驟，容易形成差異和不確定性。

目前，輝瑞、安進(jìn)、新基、諾華、Juno 和 Kite Pharma 等多家制藥企業(yè)紛紛開(kāi)始布局 CAR- T 研發(fā)。其中，諾華有望成為首個(gè) CAR- T 療法獲批上市的公司。去年，諾華就已經(jīng)完成了利用 CAR- T 治療白血病患兒的全球性臨床試驗(yàn)，82% 的患者都取得了顯著的療效。

但是對(duì)于如何開(kāi)展治療，諾華依然面臨很多挑戰(zhàn)。他們需要依賴于專門提供冷凍細(xì)胞運(yùn)輸服務(wù) Cryoport 公司，實(shí)現(xiàn)患者細(xì)胞的空中運(yùn)輸。諾華的細(xì)胞處理實(shí)驗(yàn)室位于美國(guó)新澤西州的莫里斯普萊恩斯（Morris Plains），在這里實(shí)現(xiàn) CAR- T 細(xì)胞的制備和擴(kuò)增。

很顯然，這一系列過(guò)程繁瑣、昂貴且費(fèi)時(shí)，更重要的是因?yàn)槊總€(gè)患者的 T 細(xì)胞不一樣，制備的細(xì)胞質(zhì)量差異較大，制備成本也較高。這意味著，并不是所有患者都能負(fù)擔(dān)得起這一治療。

諾華免疫腫瘤研發(fā)部主席 Philip Gotwals 表示：“考慮到這一繁瑣的治療步驟，能夠接受治療的患者很有限。如果我們不能實(shí)現(xiàn)細(xì)胞制備的自動(dòng)化，這意味著我們需要建造更多類似的細(xì)胞制備實(shí)驗(yàn)基地。”

現(xiàn)在，這些便攜式細(xì)胞制備儀器將有望取代實(shí)驗(yàn)室，推動(dòng)基因療法基礎(chǔ)研究和臨床試驗(yàn)的開(kāi)展?；蛟S，不久的將來(lái)，世界各地的醫(yī)生可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訂購(gòu)合適的細(xì)胞制備儀，用于罕見(jiàn)病、癌癥等疾病的治療。

參考資料：

This Lab-in-a-Box Could Make Gene Therapy Less Elitist

Gene Therapy 2.0

來(lái)源：生物探索