前言:2017年被稱(chēng)為基因治療元年,這一年兩款CAR-T療法上市,一款A(yù)AV基因療法上市,Cas9基因編輯治療開(kāi)始臨床試驗(yàn)。
然而,CAR-T治療引起的細(xì)胞因子風(fēng)暴仍然沒(méi)有有效改善;近日發(fā)現(xiàn)人體預(yù)先存在對(duì)Cas9蛋白的自適應(yīng)免疫,給Cas9基因治療的前景蒙上陰影;被認(rèn)為是最安全最有前景的基因治療載體的腺相關(guān)病毒(AAV)也被發(fā)現(xiàn)并不是那么安全,高劑量注射AAV存在嚴(yán)重毒性。
1月29日,Human Gene Therapy雜志發(fā)表了美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)佩雷爾曼醫(yī)學(xué)院James.M.Wilson教授作為通訊作者的題為:Severe toxicity in nonhuman primates and piglets following high‐dose intravenous administration of an AAV vector expressing human SMN的研究文章(圖1)。研究認(rèn)為靜脈高劑量注射AAV病毒用于基因治療會(huì)有嚴(yán)重毒性。
注:James.M.Wilson教授是全球著名的基因治療專(zhuān)家,曾任美國(guó)基因與細(xì)胞治療協(xié)會(huì)主席;已在Nature、Nat Biotech、Nat Genet、Nat Med、PNAS、Immunity等國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊發(fā)表研究論文近500篇。

圖1
AAV9已經(jīng)被證實(shí)在高劑量靜脈內(nèi)給藥時(shí)可以轉(zhuǎn)導(dǎo)脊髓α運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元。這一結(jié)果導(dǎo)致最近成功地應(yīng)用靜脈內(nèi)AAV9遞送來(lái)治療脊髓性肌萎縮癥(SMA)。為了評(píng)估使用AAV9變體(AAVhu68)轉(zhuǎn)導(dǎo)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的效率,對(duì)3只恒河猴(14個(gè)月)和3只仔豬(7 - 30天)靜脈注射攜帶人源SMN基因的AAVhu68載體,其劑量與SMA臨床試驗(yàn)中使用的相同。
2×10E14基因組拷貝/kg動(dòng)物體重注射量的AAV在這兩種動(dòng)物的脊椎運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元中轉(zhuǎn)染效率很好(圖2、3)。

圖2--AAV載體在恒河猴各組織中的基因拷貝數(shù)

圖3--AAV載體在仔豬各組織中的基因拷貝數(shù)
然而,高劑量AAV注射后,在恒河猴和仔豬中都引起了嚴(yán)重的毒性。所有的三只恒河猴都出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)氨酶升高。 有兩個(gè)轉(zhuǎn)氨酶升高后消退,沒(méi)有臨床后遺癥,而有一個(gè)發(fā)生急性肝衰竭和休克,并且在注射AAV載體后4天被安樂(lè)死(圖4)。

圖4--注射AAV后,三只非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物轉(zhuǎn)氨酶變化趨勢(shì)圖
此外,還觀察到背根神經(jīng)節(jié)(DRG)感覺(jué)神經(jīng)元的退化,但未表現(xiàn)出臨床上明顯的缺陷。在恒河猴中,臨床表現(xiàn)與T細(xì)胞對(duì)AAV載體衣殼或轉(zhuǎn)基因產(chǎn)物的反應(yīng)沒(méi)有相關(guān)性。
仔豬沒(méi)有表現(xiàn)出肝毒性,但在AAV載體注射后的14天內(nèi),所有三只仔豬表現(xiàn)出感受缺陷和共濟(jì)失調(diào),嚴(yán)重?fù)p害其行動(dòng)能力,不得不對(duì)其進(jìn)行了安樂(lè)死。在引起感覺(jué)神經(jīng)元缺陷上,豬比恒河猴更加嚴(yán)重。
肝和感覺(jué)神經(jīng)元的毒性似乎是AAV轉(zhuǎn)染的直接結(jié)果,獨(dú)立于AAV病毒衣殼或轉(zhuǎn)基因產(chǎn)物的免疫反應(yīng)。
目前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和利用不同的AAV9變體和轉(zhuǎn)基因的另一個(gè)最近的研究的結(jié)果表明,系統(tǒng)性和感覺(jué)神經(jīng)元毒性可能是高劑量靜脈內(nèi)遞送AAV載體的普遍性質(zhì),與衣殼血清型或轉(zhuǎn)入基因無(wú)關(guān)。
該研究未使用小鼠實(shí)驗(yàn),換算一下,一只30g體重的成年小鼠,注射AAV病毒量高于6×10E12GC,可能就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重毒性作用。實(shí)際實(shí)驗(yàn)中,也很少有人會(huì)注射這么高的劑量,主要原因是這么大量的使用AAV確實(shí)太貴了。
但是,涉及高劑量的AAV載體的臨床前和臨床研究的,還是要仔細(xì)監(jiān)測(cè)類(lèi)似的毒性作用。
原文鏈接:
http://online.liebertpub.com/doi/pdf/10.1089/hum.2018.015
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