首位人類患者接受基因療法的基因治療，已經是療法30年前的事了。在這30年里，患者患上基因療法領域曾一飛沖天，癌癥安全也曾一落千丈。最新基因療法給人們帶來了“一次治療，性調終身受益”的查說希望，然而在它的基因開發過程中，安全性一直是療法困擾療法開發的重要問題之一。在1999年，患者患上一名叫做杰西·基辛格（Jesse Gelsinger）的癌癥安全18歲少年在接受基因療法治療的臨床試驗中不幸去世，導致基因療法領域一夜之間陷入了停滯。最新直到最近幾年，性調隨著多款基因和細胞療法的查說獲批，這一領域再度成為對抗疾病的基因開發熱點。
然而，近日基因療法的安全性問題再度被放到聚光燈下。bluebird bio公司在今年2月宣布，一名接受其基因療法LentiGlobin治療的鐮刀型細胞貧血癥患者在接受治療5年多之后患上了急性髓系白血病（AML）。因此該公司暫時終止了目前正在進行的多項臨床試驗。由于該公司的基因療法中使用的慢病毒載體（lentiviral vector）在多種CAR-T療法和體外給藥的基因療法中使用。這一消息給基因療法的開發又蒙上了一層陰影。
今日，bluebird bio公司宣布，經過與獨立專家合作進行的調查，分析結果顯示基因療法中使用的慢病毒載體BB305導致患者得上AML的可能性很低。因此，該公司已經向監管機構申請重新啟動臨床試驗。這對于證明基因療法的安全性無疑是個好消息。
那么，慢病毒載體為什么具有潛在的致癌可能？bluebird bio公司又是如何證明BB305的安全性？在基因療法開發的過程中，業界在提高療法安全性上又做了哪些努力？今天藥明康德內容團隊將結合公開資料對這些問題進行探討。
慢病毒載體的作用機制和潛在致癌可能
慢病毒載體是一種逆轉錄病毒載體，慢病毒的RNA基因組在細胞質中可以通過逆轉錄生成雙鏈DNA，雙鏈DNA能夠進入細胞核中并且整合到細胞的基因組中。通過對慢病毒進行改造構建的慢病毒載體去除了慢病毒中讓病毒復制和產生病毒毒性的部分，讓它可以將治療用的轉基因整合到細胞的基因組中，從而起到持續表達轉基因的作用。
LentiGlobin是一款體外基因療法，它收集患者體內的CD34陽性細胞，在體外通過慢病毒載體將表達正常β血紅蛋白的轉基因導入到細胞的基因組中，然后將改造過的細胞輸回到患者體內。
然而，由于慢病毒載體攜帶的轉基因會整合到細胞的基因組中，而且整合的位點不能完全得到控制，因此一直以來對它的擔心是轉基因整合到基因組的某些位點上可能導致癌癥的發生。例如，轉基因整合到基因組中的特定位點可能讓抑癌基因失活或者產生致癌基因變異。
此外，轉基因產生潛在致癌效應的另一個途徑是通過它攜帶的啟動子和增強子來調控整合位點附近的基因的表達。即使不改變基因的序列，它也有可能通過改變特定蛋白的表達水平導致細胞癌變。
bluebird bio公司對慢病毒載體BB305安全性的最新研究
這名患上AML的患者在５年前接受了bluebird bio公司開發的LentiGlobin基因療法的治療，最近他患上AML，而且在AML細胞中發現了轉基因整合到基因組中的痕跡。不過這并不代表著轉基因整合是AML產生的原因。為了確定BB305攜帶的轉基因是否導致了AML的發生，研究人員進行了3方面的工作：
第一，研究人員探索了這名患者AML細胞的基因組中是否攜帶了其他可能導致AML的常見基因突變。如果AML的基因組中攜帶著其他致癌突變，那么AML發病的原因可能是由于這些基因變異。
第二，確定轉基因的整合是否影響到周圍基因的表達，以及周圍的基因是否在癌癥病理發生中起到重要作用。
第三，轉基因在整合的位點是否還在行使其正常功能。在目前基因療法的設計上，很多轉基因由細胞特異性啟動子驅動，從而保證它們只在特定類型的細胞中表達。這也是為了確保基因療法安全性的設計之一。
研究結果顯示，這名患者的AML細胞基因組中攜帶著驅動AML病理發生的其他常見基因突變，包括在RUNX1和PTPN11上的基因突變，以及7號染色體單體，和染色體11p部分缺失。
對轉基因整合位點的研發發現它整合到基因組的VAMP4基因的內含子（intron）中。目前的研究并沒有發現VAMP4基因在細胞增殖和基因組穩定性方面具有任何已知的功能。而且，在VAMP4基因上的整合位點是這一慢病毒載體常用的一個整合位點。bluebird bio的分析顯示，大部分接受LentiGlobin治療的患者中會發現在VAMP4基因上的整合，然而其他患者都沒有出現不良后果。
最后，LentiGlobin轉基因的轉錄子和增強子在腫瘤細胞中的活性非常小，在整合位點周圍1 MB的基因沒有出現表達異常的現象，顯示整合到腫瘤細胞中的轉錄子和增強子并沒有對周圍基因的表達產生影響。
基于這些研究結果，bluebird bio已經向美國FDA和歐盟EMA申請重新啟動該公司基因療法的臨床試驗。
基因療法的開發是不斷“發現問題和解決問題”的過程
回顧基因療法的開發歷史，可以看到雖然基因療法的安全性問題給這一領域的發展帶來了不少挫折，但是每一次挫折都激發了科學家們開發出更安全的新策略。杰西·基辛格的去世讓人們認識到腺病毒載體過度激發免疫系統反應的風險，但同時也催生了腺相關病毒（AAV）平臺的建立和興起。AAV激發的免疫反應遠小于腺病毒，目前基于AAV載體的基因療法Luxturna和Zolgensma都已經獲得FDA的批準，在體內給藥治療遺傳性眼病和脊髓性肌萎縮癥。近日，基因療法先驅James Wilson團隊進一步開發出降低AAV基因療法在背根神經節中毒性的新策略。
而在轉基因的整合導致細胞癌變方面，最初的癌變病例出現在使用γ-逆轉錄病毒載體遞送的基因療法。在治療X連鎖嚴重合并免疫缺陷病（SCID-X1）患者的臨床試驗中，使用γ-逆轉錄病毒載體的基因療法導致少數患者出現T細胞增生和死亡。這一挫折促進了慢病毒載體的使用以及更為安全的病毒載體設計。目前的慢病毒載體已經迭代到第三代，不但大幅度降低了載體可能出現的傳染性，而且通過在載體中加入“隔離子”（insulator）進一步隔絕了轉基因的啟動子和增強子對周圍基因的影響。
我們期待在醫藥產業不同成員的協作努力之下，基因療法這一治療模式會不斷逾越現有的障礙，發揮全部治療潛力。
注：本文旨在介紹醫藥健康研究，不是治療方案推薦。如需獲得治療方案指導，請前往正規醫院就診。
參考資料：
[1] bluebird bio Provides Updated Findings from Reported Case of Acute Myeloid Leukemia (AML) in LentiGlobin for Sickle Cell Disease (SCD) Gene Therapy Program. Retrieved March 10, 2021, from https://investor.bluebirdbio.com/news-releases/news-release-details/bluebird-bio-provides-updated-findings-reported-case-acute
[2] LentiGlobin for SCD Update. Retrieved March 10, 2021, from https://investor.bluebirdbio.com/static-files/275e6b0e-0990-407d-8fa4-645850cf0f37
[3] Amado ang Chen, (1999). Lentiviral Vectors--the Promise of Gene Therapy Within Reach? Science, DOI: 10.1126/science.285.5428.674.
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