腺相關(guān)病毒（AAV）是基因療法中最常用的一種載體，為許多單基因疾病帶來了改變治療現(xiàn)狀的方法，甚至還帶來了治愈疾病的希望。 目前，獲FDA批準(zhǔn)上市的兩款基因療法均以AAV為載體。

1月25日，發(fā)表在Nature Reviews Drug Discovery上的一篇分析報(bào)告中，來自英國(guó)牛津大學(xué)的研究人員對(duì)AAV基因療法的臨床試驗(yàn)進(jìn)行了系統(tǒng)分析。

抵抗機(jī)制 AAV基因療法試驗(yàn)分析

在作者分析的149項(xiàng)特征性臨床試驗(yàn)中，有94項(xiàng)已完成，另有51項(xiàng)達(dá)到了療效終點(diǎn)。 每年啟動(dòng)的試驗(yàn)數(shù)量從2010年的5項(xiàng)增加到2017年的26項(xiàng)（圖1a）。 大多數(shù)初步完成（primary completion）的研究都是以安全性和有效性為終點(diǎn)的臨床I/II期研究，有超過80%的研究得到了產(chǎn)業(yè)界同領(lǐng)域公司的支持（圖1b）。

圖1 | AAV基因療法的臨床試驗(yàn)趨勢(shì)。 a.每年開始的研究數(shù)量； b. 各臨床階段的研究數(shù)量； c. 各時(shí)期的AAV衣殼類型； d. 各時(shí)期的啟動(dòng)子使用情況。 EoY，年底（end of year）。

此外，隨著時(shí)間的推移，臨床試驗(yàn)研究的平均時(shí)間似乎有所縮短，這可能反映了試驗(yàn)設(shè)計(jì)確立的改進(jìn)以及監(jiān)管機(jī)構(gòu)對(duì)這種治療方式滿意度的提升（圖2）。

圖2 | 2003-2019年按啟動(dòng)年份和臨床階段劃分的試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間，單位： 月（n = 51, A & B in both）。 （來源： Nature Reviews Drug Discovery）

衣殼與基因盒

作者對(duì)AAV衣殼（基于149項(xiàng)披露衣殼研究中的144項(xiàng)）和啟動(dòng)子（基于149項(xiàng)披露啟動(dòng)子研究中的104項(xiàng)）使用的演化趨勢(shì)進(jìn)行了分析。 結(jié)果顯示，臨床中使用最多的仍然是AAV2血清型（圖1c），AAV2血清型的安全性和有效性證據(jù)也是最多的，已完成的試驗(yàn)有40項(xiàng)以上。

自2015年以來，使用AAV8和AAV9衣殼完成中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）遞送的藥物試驗(yàn)數(shù)量持續(xù)增加，這反映了基因療法在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中應(yīng)用的逐步增長(zhǎng)。 其它新型衣殼，如AAV-LK03、SPK-100和AAV-HSC15也已獲得了進(jìn)展，但安全性和有效性的證據(jù)有限。

同樣，一直以來，臨床使用最多的啟動(dòng)子都是泛素啟動(dòng)子（ubiquitous promoter），如CBA、CAG和CMV（圖1d）。 在2015年至2019年間，公開啟動(dòng)子的臨床試驗(yàn)中，有45%使用了這3種中的1種。

在近年來的臨床試驗(yàn)中，啟動(dòng)子的使用出現(xiàn)了3個(gè)新的趨勢(shì)。 第一，有25項(xiàng)以上的臨床試驗(yàn)中使用了組織特異性強(qiáng)啟動(dòng)子，如白蛋白和突觸素，用以實(shí)現(xiàn)基因在特定組織中的表達(dá)。

第二，基因盒（gene cassette）的設(shè)計(jì)和更大劑量AAV的制造能力得到了改進(jìn)和加強(qiáng)，在患者中測(cè)試的AAV劑量高達(dá)2×1014 vg/kg，且沒有嚴(yán)重的副作用，這使得治療性基因的原始啟動(dòng)子得以使用。 但最近在動(dòng)物模型中的研究表明，AAV9的高拷貝數(shù)可引起嚴(yán)重的毒性，而且目前尚不清楚使用依賴高載體拷貝數(shù)的原始啟動(dòng)子是否持續(xù)穩(wěn)定。 Biogen近日宣布終止開發(fā)研究性SMA1基因療法BIIB089，終止理由也是類似的毒性問題。

第三，在動(dòng)物研究中，用于靶向特定細(xì)胞亞群的合成啟動(dòng)子取得了成功，但直到本項(xiàng)分析的截止日期，應(yīng)用這類啟動(dòng)子的臨床試驗(yàn)中沒有一項(xiàng)初步完成。

安全性

研究人員分析了具有可用安全性數(shù)據(jù)的所有研究（n = 101），并將安全事件分為給藥相關(guān)的事件，即在給藥后28天內(nèi)發(fā)生的不良事件，或藥物治療中出現(xiàn)的不良事件，即由轉(zhuǎn)基因本身的作用、衣殼的存在或患者免疫系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)基因或衣殼產(chǎn)生應(yīng)答而導(dǎo)致的不良事件（圖3）。

圖3 | a. 給藥相關(guān)的嚴(yán)重不良事件（aSAE; n = 96）。 b. 治療中出現(xiàn)的嚴(yán)重不良事件（TESAE; n = 91）。

在本項(xiàng)分析選定的時(shí)期內(nèi)，3328例接受治療的患者中，有9項(xiàng)4或5級(jí)嚴(yán)重不良事件（SAE）被認(rèn)為是治療中出現(xiàn)的嚴(yán)重不良事件（TESAE），沒有直接由轉(zhuǎn)基因或衣殼導(dǎo)致的患者死亡。 直到本項(xiàng)分析研究的截止日期，沒有研究因安全原因而終止，所有已完成的研究都達(dá)到了安全終點(diǎn)（n = 51）。 然而，在本項(xiàng)研究截止后，在17例接受較高劑量實(shí)驗(yàn)性基因療法AT132的X連鎖肌小管性肌病患者中，有3例患者死于進(jìn)行性肝膽疾病和后續(xù)出現(xiàn)的敗血癥和胃腸道出血。 針對(duì)衣殼引發(fā)的免疫應(yīng)答的潛在作用正在研究調(diào)查中。

在所有試驗(yàn)中，平均有21%的試驗(yàn)有1-5級(jí)給藥相關(guān)的嚴(yán)重不良事件（aSAE）。 靜脈和鞘內(nèi)給藥比大多數(shù)其它給藥方式更安全（圖3a）。 顱內(nèi)給藥在嚴(yán)重不良事件發(fā)生率方面與其它方法相當(dāng)，但所經(jīng)歷的嚴(yán)重不良事件往往等級(jí)更高，臨床意義更大。 此外，最常見的給藥相關(guān)不良事件有： 惡心、注射部位反應(yīng)和頭痛。

在所有被分析的試驗(yàn)中，平均有35%的嚴(yán)重不良事件被分類為治療中出現(xiàn)的嚴(yán)重不良事件，而且與給藥治療沒有直接關(guān)系。 值得注意的是，基因療法采用肌肉注射所導(dǎo)致的治療相關(guān)嚴(yán)重不良事件數(shù)最低（圖3b）。 數(shù)據(jù)表明，對(duì)于最常用的AAV1和AAV2，不同衣殼類型的給藥相關(guān)嚴(yán)重不良事件沒有顯著差異，而在治療相關(guān)嚴(yán)重不良事件方面，AAV1可能比AAV2安全性稍高一些（圖4）。

圖4｜按衣殼類型分類的給藥相關(guān)和治療中出現(xiàn)的嚴(yán)重不良事件。 A. 不同衣殼類型的給藥相關(guān)的嚴(yán)重不良事件的試驗(yàn)數(shù)量。 B. 不同衣殼類型的給藥相關(guān)的嚴(yán)重不良事件的試驗(yàn)百分比。 C. 不同衣殼類型的治療中出現(xiàn)的嚴(yán)重不良事件的試驗(yàn)數(shù)量。 D. 不同衣殼類型的治療中出現(xiàn)的嚴(yán)重不良事件的試驗(yàn)百分比。 （來源： Nature Reviews Drug Discovery）

療效

可供分析的94項(xiàng)已完成的試驗(yàn)大部分集中在眼、肝、肌肉和中樞神經(jīng)系統(tǒng)這4個(gè)器官/組織（圖5）中。 靶器官為肝臟的靜脈注射基因療法用于治療代謝和血液病、帕金森病、A型和B型血友病一直是臨床試驗(yàn)最多的3個(gè)適應(yīng)證。

圖5｜靶組織和適應(yīng)證。 A. 主要靶組織的臨床試驗(yàn)數(shù)量，按時(shí)間段劃分。 B. 累計(jì)臨床試驗(yàn)數(shù)量TOP 10的適應(yīng)證。 （來源： Nature Reviews Drug Discovery）

由于基因療法的數(shù)量較少，臨床成功率的總體數(shù)據(jù)會(huì)受到一定影響。 根據(jù)11個(gè)達(dá)到新藥申請(qǐng)（NDA）階段藥物的數(shù)據(jù)，從研究性新藥（IND）申請(qǐng)進(jìn)展到NDA的概率為36%，從IND到NDA的中位時(shí)間為86個(gè)月。 在已完成試驗(yàn)的5個(gè)治療領(lǐng)域中，基因療法的成功概率均高于歷史平均水平（表1）。

表1 不同階段基因療法的轉(zhuǎn)化概率

來源： Nature Reviews Drug Discovery

而且，血液疾病中基因療法的總體成功概率最高（56%從IND進(jìn)展到NDA）。 但是，已完成的試驗(yàn)數(shù)量依然非常少，而且最接近上市的在研產(chǎn)品valoctocogene roxaparvovec的上市申請(qǐng)未獲FDA批準(zhǔn)，F(xiàn)DA要求提供更長(zhǎng)期的療效數(shù)據(jù)。

展望

根據(jù)對(duì)20多年來3000多例患者的臨床數(shù)據(jù)的分析，作者認(rèn)為AAV基因療法是一種安全、耐受性好且有效的治療方式。 但同時(shí)也存在幾個(gè)需要解決的問題：

首先，由于缺少對(duì)患者的終身隨訪，基因療法的持久性尚不確定，而且類固醇的使用和免疫應(yīng)答在反應(yīng)持久性中的作用仍未解決。 在血友病和視網(wǎng)膜的遺傳性疾病等不發(fā)生快速生理衰退的疾病中，監(jiān)管機(jī)構(gòu)的反對(duì)將導(dǎo)致藥物需要進(jìn)行更長(zhǎng)的關(guān)鍵性研究來收集更有力的隨訪數(shù)據(jù)。 而像脊髓性肌萎縮癥這類疾病的救命產(chǎn)品可能仍將受益于較短的試驗(yàn)和快速批準(zhǔn)，但前提是藥物必須顯示出令人信服的持續(xù)改善疾病的證據(jù)。

其次，自2015年以來，隨著制造工藝的改進(jìn)，臨床試驗(yàn)中所使用的AAV的平均劑量發(fā)生了增加。 雖然在需要體內(nèi)大量轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞的疾病中能夠使用更高劑量的載體，但最終大多數(shù)載體仍存在于肝臟中，并可能在肝臟和其它部位引發(fā)潛在的毒性。 未來需要更好的基因盒工程技術(shù)來降低病毒負(fù)荷。

最后，本項(xiàng)分析表明，在眼、肝、肌肉和中樞神經(jīng)系統(tǒng)以外，基因療法試驗(yàn)的比例很低（n=11/94）。 像心臟、腎臟和肺等主要器官，幾乎沒有AAV基因療法。 為了進(jìn)一步提高AAV基因療法的臨床意義，有必要不斷改用工程化衣殼和合成啟動(dòng)子，使療法避開肝臟，逃避免疫監(jiān)督，并能使轉(zhuǎn)基因只在小范圍的細(xì)胞亞群中發(fā)揮作用。

參考資料：

The clinical landscape for AAV gene therapies（來源： Nature Reviews Drug Discovery）