为神经疾病治疗带来新视野的基因疗法

基因疗法的出现撼动了神经疾病治疗的版图，目前世界超过 1000 项神经疾病基因治疗的研究正如火如荼的进行。此外，美国食品药物管理局 (USFDA) 预计在 2025 年前，审查 10 至 20 项细胞与基因疗法。以下为此领域截至目前的发展回顾：

神经疾病基因诊断和治疗进展

在 1980~2000 年间，造成亨丁顿氏症 (Huntington Disease, HD) 、裘馨氏肌失养症 (Duchenne muscular dystrophy, DMD) 等神经遗传疾病的基因陆续被检测出来。最近，高通量定序 (high-throughput sequencing) 的技术也帮助侦测出大多数的神经疾病背后的突变情形。

一连串有关单基因疾病、癌症、神经退化障碍的临床研究皆指出，基因治疗为一个安全、有效且持久的治疗方法。现正进行中的基因疗法主要分成两类：
(1) 借由基因转移，修补缺陷或突变的基因，进而达到长期表现。
(2) 借由 RNAi 干扰抑制有毒性基因的表现。此方法又可分为体内 (in vivo) 与体外 (ex vivo) 两种类型。

由于血脑障壁的存在，以及药物在进入中枢神经系统后分布的限制，使得基因治疗药物在治疗中枢神经系统疾病上有着极大挑战。利用腺相关病毒 (adeno-associated virus, AAV) 作为载体的这项突破，已在临床试验中被采用，并以多种类的AAV血清型、施予方式 (例如全身性、颅内、鞘内、脑室内等等)，有效提升标靶效果。

在所有用于神经疾病基因治疗的病毒载体中，不具病原性、具有高度神经趋向
(neuronal tropism) 的 AAV，为最受欢迎的选项。在分化末期的神经元中，好的游离基因组稳定性 (episomal stabilization)，能促成长期的基因表现。不同的 AAV 血清型具有不同特性，如局部由脑部导入的AAV2的载体能有效率地诱导注射附近区域的基因表现，而AAV9在中枢神经系统中的分布则较广。一些研究团队正在研究基因工程制造的蛋白质壳体，希望能增进中枢神经系统内组织、细胞的趋性 (tropism) ，并且降低全身注射时抗体中和的感受性 (susceptibility)。

延伸阅读：细胞和基因疗法 30 年内成主流？聚焦于载体效率和安全性、个人化细胞疗法

FDA 已核准的基因疗法

由 Spark Therapeutics 和费城儿童医院研发的 Voretigene neparvovec (LUXTURNA)，在 2017 年成为第一项经 FDA 核准的体内基因治疗药物。此药物为经由视网膜下注射 (subretinal injection)，针对 RPE65 双等位基因突变造成的脊髓性肌肉萎缩症 (Spinal Muscular Atrophy, SMA)。而之后由 Novartis 子公司 AveXis 研发的 onasemnogene abeparvovec (Zolgensma) 在临床前试验模式中利用 AAV9 作为 SMN 蛋白的载体，以修复脊髓运动神经元的传导活性。

经过一连串的临床试验，Zolgensma 在 2019 年通过 FDA 核准。Zolgensma 由鸡 β 蛋白启动子 (chicken β-actin promoter) 取得自互补 SMN cDNA ，以 AAV9 作为载体并经由单剂静脉注射，用于 2 岁以下 SMA 儿童的治疗。

以下为 Zolgensma 的临床试验整理：

即便此基因治疗药物在治疗 SMA 及其他单基因疾病上保证“单次注射便完成治疗”，使用上仍旧有着其他考验。其中，在 STR1VE 试验及 START 追踪中普遍出现了肝脏转胺酶 (hepatic transaminases) 短暂升高以及呕吐的副作用，然而以上副作用可使用类固醇制剂 prednisolone 进行控制。另外，运动功能的提升是否能终身维持仍需近一步观察，并且也须确认此药物不会因病患体内对病毒载体产生免疫反应而失去治疗的可行性。

延伸阅读：日本第二款基因疗法药物Zolgensma！一次解决脊髓性肌肉萎缩症

其他潜力的基因疗法

以下列出一些针对神经遗传、神经退化疾病的临床试验：

未来的挑战

现今基因治疗的研究与试验已有相当的进展，但仍有许多困难必须克服；例如：非治疗目标组织的基因表现、增补基因的过度表现以及过度的基因剔除都有可能造成潜在的毒性产生。另一方面，研究人员也正试着研发新兴的人造蛋白质壳体，希望能增进载体的趋性 (tropism) ，并促进细胞在病毒效价 (titer) 低的情况下，依旧有好的传导能力。至于游离基因体的不表现 ( episomal silencing ) 或是长期下来表观遗传学的造成的差异与影响，仍需长期追踪观察接受过基因治疗的病患，且进行世代研究才能逐步厘清。

此外，有少数案例显示载体病毒的遗传物质与宿主 DNA 结合后会引起肿瘤生成；如何选择适当的载体递送途径以产生最小免疫反应也是一项重要课题；选择适当的注射姿势（如：特伦德伦伯卧位，Trendelenburg position ）在治疗脊髓相关疾病上尤其重要，能增进基因疗法药物的效力 (efficacy) 与提升治疗效果。

延伸阅读：法规跟不上细胞和基因疗法技术的发展？ FDA 如何面对？

撰文：Bhavya Ravi, Ph.D.
翻译：Lia
校阅：Sherry, Parker

参考资料：
1. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30477394/
2. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30206384/
3. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31312139/
4. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29985170/
5. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2889698/
6. https://www.genengnews.com/a-lists/25-up-and-coming-gene-therapies-of-2019/
7. https://www.clinicaltrials.gov/