發(fā)布日期：2017-03-10

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

基因療法（gene therapy）是指將外源正?；驅氚屑毎约m正或補償因基因缺陷或異常引起的疾病，最終實現治療目的，有著超 30 年的發(fā)展歷史。雖然過程頗為坎坷，但是隨著載體病毒、遞送機制的優(yōu)化，基因療法進入 2.0 時代，在癌癥、罕見病治療上展現出很好的前景。

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

基因療法 2.0：成功治療鐮刀細胞貧血癥

3 月 2 日，一篇發(fā)表在《NEJM》期刊的文章引起行業(yè)內關注。來自于美國 BlueBird 公司和巴黎 Necker 兒童醫(yī)院的研究團隊利用基因療法成功拯救了一名患有鐮刀細胞貧血病的 15 歲男孩。

鐮刀細胞貧血病是一種單基因遺傳病，每年約有 27.5 萬新生兒被確診為患有此病。因為β- 珠蛋白基因突變，患者體內正常血紅蛋白 HbA 轉變?yōu)橛泻Φ难t蛋白 HbS，紅細胞扭曲成鐮刀狀，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，但是多數患者很難找到匹配的骨髓捐贈，且存在免疫排斥的風險。

現在，基因療法為這一常見遺傳病帶來了新希望。

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）導入病毒載體中。該藥物能夠將正確的β- 珠蛋白基因轉入來源于患者體內的造血干細胞中，再將這些經過改造的造血干細胞進行體外擴增，最后輸送回患者體內。3 個月后，患者體內開始生成正常的血紅蛋白，且血液檢測正常。

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

技術壁壘

目前已開展的臨床試驗多針對致病基因單一且清晰的罕見疾病，對于其他多基因疾病或者致病機理不明朗的疾病，基因療法很難開展。而且，即便是已經成功開展臨床試驗的療法，也面連著技術門檻高、治療費用昂貴等問題，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 開展了首個基因治療試驗。他們篩選到一個基因，負責保護癌癥患者抵抗化療的副作用。研究團隊通過病毒載體將該 DNA 片段導入患者血液細胞中，再將這些改造的血液細胞回輸至患者體內，發(fā)揮治療作用。

這一臨床試驗招募了 11 名患者，且成效顯著。但是，Adair 表示，臨床試驗中需要 3 名科學家在一間數百萬美元打造的無菌室里 96 小時無間斷處理患者的細胞。“我們需要簡化這一過程。” Adair 強調。

伴隨著基因療法的快速發(fā)展，罕見病、癌癥這類曾被判“死刑”的疾病也逐步迎來新曙光。但是，科學家們開始擔心，基因療法過于復雜，而且欠缺訓練有素的技術人員和合適的設備。

便攜式儀器實現“gene therapy in a box”

如何實現細胞的自動化制備？這是 Adair 團隊試圖“平民化”基因療法的關鍵。

他們采用了一款由德國儀器制造商 Miltenyi 出售的細胞處理設備——Prodigy，它能夠自動化完成基因療法中關鍵的步驟——細胞制備、擴增。細胞從一端輸入儀器，在其內運行 30 小時后從另一端輸出，即可用于治療，大大縮短了細胞處理時間。

Adair 希望，這種移動式儀器能夠將基因療法推廣至更多的國家和地球，包括艾滋病流行最嚴重的非洲。

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。患者細胞會在軟管內輸送，與各類化學物質接觸、反應，最終與攜帶有目標 DNA 的病毒載體融合。

Prodigy 售價約為 15 萬美元，一位患者所需細胞制備的試劑成本約為 1.2 萬美元。德國營銷經理 Katharina Winnemöller 表示：“這一移動式設備大大簡化了細胞治療過程。雖然這并不意味著每一個鄉(xiāng)村醫(yī)院都能開展相關治療，但是它能夠顯著降低患者的治療成本。”

除了 Miltenyi，其他研究機構和公司也在積極研發(fā)類似的細胞處理設備，例如 General Electric（通用電氣）收購了一家專門處理細胞的公司 Biosafe，麻省理工學院的德雷珀實驗室正在開發(fā)一款微流體設備，用于 CAR- T 療法的前期準備。

應用方向：CAR- T 療法

這種便攜式細胞處理設備還可以推進一種癌癥療法——嵌合抗原受體 T 細胞免疫療法的發(fā)展，也就是我們所熟知的“CAR-T”療法。作為一種新型細胞療法，CAR- T 技術已經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 細胞。“CAR-T”則是通過基因工程技術給 T 細胞加入一個能識別腫瘤細胞并且同時激活 T 細胞的嵌合抗體，使其能夠攻擊腫瘤，且能夠在體內長期記憶、擴增，實現長效性。

值得注意的是，在回輸至患者體內之前，T 細胞的分離、改造到擴增需要 2 周左右的時間，花費時間較長，且涉及很多步驟，容易形成差異和不確定性。

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

但是對于如何開展治療，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胞運輸服務 Cryoport 公司，實現患者細胞的空中運輸。諾華的細胞處理實驗室位于美國新澤西州的莫里斯普萊恩斯（Morris Plains），在這里實現 CAR- T 細胞的制備和擴增。

很顯然，這一系列過程繁瑣、昂貴且費時，更重要的是因為每個患者的 T 細胞不一樣，制備的細胞質量差異較大，制備成本也較高。這意味著，并不是所有患者都能負擔得起這一治療。

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。如果我們不能實現細胞制備的自動化，這意味著我們需要建造更多類似的細胞制備實驗基地。”

現在，這些便攜式細胞制備儀器將有望取代實驗室，推動基因療法基礎研究和臨床試驗的開展?；蛟S，不久的將來，世界各地的醫(yī)生可以通過網絡訂購合適的細胞制備儀，用于罕見病、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

來源：生物探索