美國基因與細胞治療學會（American Society for Gene and Cell Therapy，ASGCT）第 25 屆年會上，「日本細胞和基因治療的新興研究」論壇中，來自日本專家分享在細胞和基因治療的專業知識，以及日本在相關研究的最新發展實例。除了腫瘤學和遺傳病之外，日本的生物醫學界正致力於開發新療法，並以特定組織為目標，提高基因療法的效率。
ASGCT 2022 看 FDA、EMA 對於基因療法的未來監管動向？（基因線上國際版）實現心血管疾病的基因治療
九州大學藥學研究院的米滿吉和（Yoshikazu Yonemitsu）博士回顧了治療心血管疾病的 RNA 療法的演變，以及大規模雙盲隨機臨床試驗，在評估細胞療法療效降低偏見和誤差方面的重要性。現今大多數基因治療候選藥物主要是針對腫瘤和遺傳疾病，但在治療心血管疾病的臨床成功例子則非常有限。
米滿博士分享了 DVC-0101 的臨床試驗結果，這是一種以 RNA 為基礎的基因療法，用於治療周邊動脈疾病（Peripheral artery disease，PAD）。這種疾病是由從心臟向雙腿輸送血液的血管阻塞引起，會導致肢體血流不足，情況嚴重者甚至會發生組織壞死，令患者需要接受截肢手術，切除壞死的腿部或腳趾以保存性命。
研究團隊的治療設計來自於編碼重組仙台病毒（recombinant Sendai virus，rSeV）中的人類成纖維細胞生長因子（human fibroblast growth factor）基因。重組仙台病毒是一種小鼠 RNA 病毒，可用於靶向氣道上皮細胞。
根據臨床前資料評估，使用該病毒作為載體具有外源蛋白的高表達、安全性、有效性和低毒性等優勢。I/IIa 期臨床試驗表明，在 PAD 患者中單次肌肉注射 DVC-0101 具有良好的安全性和療效，患者的肢體狀況和行走能力都有所改善。然而，根據 IIb 期的資料，研究未能達到改善肢體運動和行走表現的主要目標，儘管沒有發生與藥物有關的重大不良事件，但結果表明需要更穩健的臨床試驗設計來測試基因療法。
利用 transposon 改良 CAR-T 細胞療法
CAR-T 細胞療法（Chimeric antigen receptor (CAR) T-cell therapy）很大程度上扭轉了血液腫瘤治療上的劣勢。然而，對於實體腫瘤而言，由於缺乏腫瘤特異性抗原的惡劣腫瘤環境，加上 CAR-T 細胞難以穿透腫瘤，CAR-T 的免疫反應仍然難以發揮。
為了改善 CAR-T 在實體腫瘤中的傳遞和療效，京都府立醫科大學的柳生茂希（Shigeki Yagyu）博士展示了一個轉座子介導的 CAR-T 系統（transposon-mediated CAR-T system）。由於免疫原性較低且價格低廉，利用轉座子在實現穩定基因轉移方面是一種有吸引力的選項。此外因為不需要 T 細胞啟動、有利的記憶樣表型（memory-like phenotype）以及能夠防止 T 細胞衰竭，轉座子具有強大免疫啟動的額外優勢。轉座子的可能缺點是轉染效率（transfection efficiency）較低，轉座酶的選擇和基因轉移方法的具體細節對效率影響很大。
柳生博士介紹了他的研究團隊在優化轉座子介導的 CAR-T 細胞設計方面的工作。他們設計了 PiggyBac (PB)-CAR-T 細胞，使用靜止的 T 細胞、原始的 PB 轉座酶（PB transposase）、優化的電穿孔（electroporation）技術和 T 細胞擴增實驗方案，盡量提升 CAR-T 細胞的活力，並改良其表型、功能和安全狀況。這些 CAR-T 細胞都在多個臨床試驗中進行了安全性和 T 細胞擴增測試。利用 PB-HER2-CAR-T 細胞在動物模型中測試活性，團隊可以確定它們在針對實體腫瘤的抗腫瘤治療方面的潛在應用。
接下來團隊將會開始對 PB-HER2-CAR-T 細胞進行治療婦科腫瘤的臨床試驗。柳生博士又提到進一步的改進是加上 CD45RA 抗原作為標記物，研究發現這樣可以令 T 細胞擴增幅度提高約 50%。透過整體優化設計、減少了基因組整合，可以解決在個別 PB-CAR-T 細胞臨床試驗中觀察到的 CAR-T 細胞淋巴瘤。隨著更多的功能研究，轉座子介導的 CAR-T 細胞治療將有望變得更安全。
改造病毒載體以改善基因在肝臟的傳遞
自治醫科大學的村松慎一（Shin-ichi Muramatsu）博士展示了一種將腺相關病毒（adeno-associated virus，AAV）載體利用於肝病小鼠模型，治療鳥胺酸氨甲醯基轉移酶缺乏症（Ornithine Transcarbamylase (OTC) Deficiency）的基因療法。OTC 缺乏症是一種遺傳性代謝疾病，由於患者體內 OTC 酶缺失，尿素循環受損，導致排泄氨的能力下降，繼而引致高血氨和對中樞神經系統造成損害。
AAV 載體可將基因校正分子傳遞到不同類型細胞的 DNA 中，是基因療法領域中一種非常有效的傳遞工具。村松博士的團隊設計出 AAV3 載體，以抵抗靈長類動物的中和抗體並將這些抗體清除。載體的蛋白質外殼（capsid）經過修改以減少與抗體的結合，在體外和體內的試驗中均大幅度改善了載體在人類肝細胞的轉導（transduction）。
團隊為此研究開發了一個 OTC 的人類化小鼠模型，結果顯示 AAV3-OTC 基因療法可讓肝臟中的 OTC 水平得到恢復，血液中的氨含量減少，肝臟的組織病理學得到改善，但沒有產生明顯的毒性。這表明改良型 AAV3 更有效地將基因傳遞至肝細胞，有望逆轉單基因肝病。
超越血腦屏障的基因沉默
東京醫科齒科大學腦神經內科主任教授橫田隆德（Takanori Yokota）博士介紹了將含有DNA-RNA 混合體的異源雙鏈寡核苷酸（Heteroduplex oligonucleotides，HDOs），應用於基因沉默（gene silencing）的技術。HDO 可以與蛋白質、脂質、抗體或其他物質結合起來進行傳遞。他展示了多項關於 HDO 介導的基因沉默的概念驗證研究，例如將 HDO 與 α-生育醇（α-tocopherol）接合，可以靶向肝臟並沉默肝臟中的基因，效率遠比使用反義寡核苷酸（antisense oligonucleotide，ASOs）更高。
橫田博士提到優化 HDO 設計可應用於調節幾乎所有組織的基因表達。研究團隊發現若要穿過血腦屏障，膽固醇是最佳的傳遞配體。他們以大腦的多個區域為目標檢驗了 HDO 的效率，結果發現在不破壞血腦屏障的滲透性的前提下，HDO 可使目標 RNA 的表達沉默 70-90%，與在小鼠模型中觀察到的情況一致。通過多次靜脈注射，HDO 在大腦的所有細胞類型中均可達致長期基因沉默，而在小膠質細胞（microglia）中觀察到的效果最好。
總結而言，講者介紹了日本最近在細胞和基因治療的最新發展，包括藥物靶點、輸送系統、以及導向至特定組織的技術，這些研究工作可以為研發新一代治療方法提供參考，從而解決多種不同疾病的醫療需求。
作者：Sahana Shankar
編譯：Richard Chau
原文：Cell and Gene Therapy Landscape in Japan is Moving Beyond Oncology
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