作为结构精巧且易于改造的病毒类基因转导载体,腺相关病毒(Adeno-associated virus, AAV)近些年在针对遗传性眼病、脊髓性肌萎缩症(SMA)等基因功能障碍性疾病的治疗方案开发领域获得了众多青睐,并实现了以AAV为基因治疗载体的药物上市。同时,其他长期难以被攻克的基因功能障碍性罕见病,如血友病、杜氏肌营养不良症等,也有通过AAV类基因治疗药物获得了长期且显著的药效。因此,AAV是一种极具潜力的基因转导/基因治疗工具,本文将从基因治疗临床试验案例解析的角度,浅谈AAV在不同器官、组织及疾病领域内的应用。
图1. 腺相关病毒(AAV)载体介导的外源基因转导及治疗
1. 以AAV为核心药物的眼部疾病基因治疗
自Luxturna(2018年上市的用于治疗先天性黑朦的AAV药物)通过美国FDS认证后,用于治疗
无脉络
膜症(choroideremia, CHM)
、
视网膜色素变性(retinitis pigmentosa, RP)
、Usher综合征、Stargardt病、
湿性老年黄斑变性
、色盲、X连锁视网膜劈裂症等眼部疾病的AAV治疗药物先后进入了临床I/II期研究阶段。
AAV2
、AAV4、AAV5及AAV8等在自然界中发现的血清型,以及经过人工遗传学改造的AAV.7m8、AAV2tYF,均在上述临床试验中得到应用,并采用
视网膜下腔注射
或
玻璃体腔注射
的方式进行给药。从临床试验数据中可见,部分眼病患者在受试过程中获得了显著的治疗效果,且没有表现出严重的药物副作用;也有部分临床试验项目中发生了与预期不符的给药反应,如:治疗效果持续时间不稳定、因视网膜持续病变引起的治疗失败,以及固有免疫反应激活等。
表1. 用于眼部疾病AAV基因治疗药物研发的临床试验(部分)
2. 以AAV为核心药物的神经疾病基因治疗
在神经系统疾病的基因治疗领域,
帕金森氏症(PD)
、芳香-l-氨基酸脱羧酶缺乏症(AADC缺乏症)、
粘多糖贮积症(MPS)
、Batten病、巨轴索神经病(GAN)、
Canavan病(CD, 又名海绵状脑白质营养不良)
及异染性脑白质营养不良(MLD)等疾病,均有利用AAV载体进行基因治疗的临床试验案例。上述AAV药物通过
脑实质内注射
、鞘内注射、
脑室内注射
、软膜下注射或
静脉注射方式
给药,目前尚未有临床试验报道安全性风险案例,且针对AADC缺乏症及Canavan病的
AAV2
类药物收获了显著的治疗效果。
表2. 用于神经疾病AAV基因治疗药物研发的临床试验(部分)
3. 以AAV为核心药物的心脏疾病基因治疗
一般来说,AAV载体可以通过
静脉注射递送
、逆行递送、
冠状动脉顺行递送
、心肌递送、心包膜递送及
心脏手术递送
等方式进入心脏。然而,在心脏病治疗领域,进入临床试验阶段的心脏病AAV基因治疗研究项目屈指可数。将AAV基因治疗在心脏领域的临床/非临床研究进行比较,表明AAV基因治疗在心脏病临床治疗领域进展缓慢的同时,也暗示了该研究方向在未来的巨大空间与潜力。
表3. 用于心脏病AAV基因治疗药物研发的临床试验(部分)
4. 以AAV为核心药物的肌肉疾病基因治疗
随着用于治疗I型脊髓性肌萎缩症的AAV类基因治疗药物Zlogensma通过FDA认证并上市,AAV载体开始充分展现出在肌肉疾病临床治疗领域的优势。目前,针对
杜氏肌营养不良症(DMD)
、
X连锁肌小管性肌病(XLMTM)
等肌肉系统疾病,有多个临床试验已经开展。在相关的临床试验项目中,AAV基因治疗载体一般通过直接肌肉注射的方式实现药物递送。
表4. 用于肌肉疾病AAV基因治疗药物研发的临床试验(部分)
5. 以AAV为核心药物的其他疾病基因治疗
除了上述受关注程度较高的领域外,AAV基因治疗载体还被应用于其他类型疾病的临床治疗药物开发项目中,如:
血友病
、α1抗胰蛋白酶缺乏症(AAT缺乏症,一种
肝、肺隐性遗传病
)、急性间歇性卟啉病(AIP)等,并收获了较为显著的治疗效果。
表5. 用于其他类型疾病AAV基因治疗药物研发的临床试验(部分)
结语
通过对AAV基因治疗药物的临床试验项目的简单整理和分析,我们可以看到:
1. AAV是优秀的遗传性疾病的治疗药物载体,在眼、神经、心脏、肝、肺、肌肉、血液等多个器官/组织均表现出较好的基因递送功能;
2. 多种天然AAV血清型可以在一定程度上支持基因治疗药物的器官/组织特异性递送;
3. AAV的衣壳蛋白允许进行人工改造,从而实现基于特定研究/医疗目的的定向进化。
合生基因
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