Science：一项针对狗的研究提示着基因疗法中使用的AAV病毒载体可能会导致癌症风险
来源：本站原创 2020-02-11 09:35
2020年2月11日讯/生物谷BIOON/---正当基因疗法最终似乎不负人们之所望的时候，一项研究使得人们对病毒载体存有一种持久的担忧。许多研究工作都依赖于一种病毒载体将治疗性基因导入患者体内。这种病毒载体是腺相关病毒（AAV）的简化版本，被认为是安全的，这是因为它很少将它携带的人DNA片段整合到宿主细胞染色体中，然而一旦整合，它可能激活致癌基因。但是一项患
2020年2月11日讯/生物谷BIOON/---正当基因疗法最终似乎不负人们之所望的时候，一项研究使得人们对病毒载体存有一种持久的担忧。许多研究工作都依赖于一种病毒载体将治疗性基因导入患者体内。这种病毒载体是腺相关病毒（AAV）的简化版本，被认为是安全的，这是因为它很少将它携带的人DNA片段整合到宿主细胞染色体中，然而一旦整合，它可能激活致癌基因。但是一项针对患有血友病的狗的研究表明，在这些在10年前用AAV治疗的狗中，这种病毒载体可以很容易将它携带的治疗性DNA插入到宿主中控制细胞生长的基因附近的DNA中。
美国国家人类基因组研究所基因治疗研究员Charles Venditti说，2019年12月美国费城的一个研究团队在一次会议演讲中描述的这些新数据是“既有好消息，也有坏消息”。通过插入染色体中而不是自由漂浮，治疗性DNA可能有更持久的益处。加拿大皇后大学医师科学家David Lillicrap说，整合“会发生，这可能对于必需蛋白的长期表达实际上是必不可少的”。但是，这些发现也引发了关于AAV载体是否可能带来无法接受的癌症风险的争论。 Lillicrap说，“对于这一点，我们知道的还不够多。”
在一些早期基因治疗试验中使用的另一种病毒载体，在将它携带的治疗性DNA片段整合到细胞染色体中后，导致一些儿童患上癌症。AAV似乎是一种更安全的选择，这是因为由这种经过修饰的病毒导入的基因通常会在细胞核中变成自由漂浮的环状结构，即附加体（episome）。 AAV载体近期帮助推动了成功的基因疗法的激增。这些基因疗法包括去年获得美国食品药物管理局（FDA）批准的一种用于治疗脊髓性肌萎缩症---一种致命性的儿童神经系统疾病---的基因疗法。一种用于治疗B型血友病的基因疗法有望在今年获得FDA的批准。在血友病治疗中，AAV感染肝细胞并将这种器官转变成制造患者所需的凝血蛋白的工厂。
自从早期的一项研究发现在给予高剂量AAV病毒载体的新生小鼠中，它能够将它携带的DNA片段整合到这些小鼠的DNA中并引起肝癌以来，人们对AAV安全性的怀疑已经持续了将近20年。许多基因治疗师认为，在新生小鼠中取得的发现与成年人无关。但是新的警告来自体型较大、年龄较大的动物：患有A型血友病的成年狗。在A型血友病中，一种称为VIII因子的凝血蛋白缺失了。
在9只患有A型血友病的成年狗的7只中，AAV病毒载体成功地提供了VIII因子编码基因的替代拷贝，会恢复了这种因子的稳定产生。然而，费城儿童医院基因治疗研究员Denise Sabatino在2019年美国血液学会会议上报道，在其中的两只狗中，血液中的VIII因子水平在大约3年后进一步上升，到7至8年时达到原来水平的四倍。
在结束这一实验并研究了六只狗的肝脏后，她的团队发现，在每只狗中，AAV携带的DNA---VIII因子编码基因或更常见的调控序列片段---已经整合到了狗肝细胞基因组的多个位点上，有时整合位点位于影响细胞生长的基因的附近。
这些肝细胞中的一些比其他细胞分裂得更多，从而在两只狗中形成了许多细胞“克隆”。Sabatino的研究团队猜测（尽管无法证实）插入的DNA序列激活了生长基因，从而解释了这两只狗中的细胞克隆产生和VIII因子血液水平的升高。（Sabatino拒绝讨论这些结果，这是因为它们迄今为止尚未发表。）
对于一些研究人员而言，这些结果令人鼓舞：整合水平相对较低，这些狗有着看似健康的肝脏，并且它们的VIII因子水平保持稳定。美国圣犹大儿童研究医院的Andrew Davidoff说，“我认为没有什么太出乎意料的事情发生。”该医院赞助了首个成功的B型血友病患者基因治疗临床试验，该临床试验也使用了AAV病毒载体。实际上，AAV携带的治疗性DNA整合到细胞基因组中可以解释为什么在参加这项临床试验的一些患者中，他们的凝血蛋白水平在9年后似乎保持稳定。相反，随着细胞分裂，附加体中携带的DNA可能会随着时间的流逝而丢失，这是因为只有一个子细胞会继承替代基因。
但是基因治疗领域的其他人担心，这样的细胞克隆获得另一种驱动生长的突变并变成肿瘤只是时间问题：Venditti问道，“如果狗再活5年怎么办？”一些研究人员说，这样的风险不仅可能发生在肝脏中，而且可能还会发生在AAV病毒载体靶向的其他组织中，比如神经组织和肌肉。
Lillicrap说，Sabatino的数据使得人们迫切需要在其他的长期狗研究以及来自圣犹大儿童研究医院血友病患者的未来肝活检中研究AAV携带的基因到细胞基因组中的整合。Lillicrap如今正在他自己的9只狗中研究这一点。与此同时，研究人员强调，接受AAV基因治疗的患者应当接受FDA要求的5年跟踪检查，以监测肝癌的迹象是否存在。 FDA发言人仅表示，它“注意到”Sabatino的研究发现。（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Jocelyn Kaiser. Virus used in gene therapies may pose cancer risk, dog study hints. Science, 2020, doi:10.1126/science.aba7696.
2.Giang N. Nguyen et al. Long-Term AAV-Mediated Factor VIII Expression in Nine Hemophilia A Dogs: A 10 Year Follow-up Analysis on Durability, Safety and Vector Integration. Blood, 2019, doi:10.1182/blood-2019-126007.
美国国家人类基因组研究所基因治疗研究员Charles Venditti说，2019年12月美国费城的一个研究团队在一次会议演讲中描述的这些新数据是“既有好消息，也有坏消息”。通过插入染色体中而不是自由漂浮，治疗性DNA可能有更持久的益处。加拿大皇后大学医师科学家David Lillicrap说，整合“会发生，这可能对于必需蛋白的长期表达实际上是必不可少的”。但是，这些发现也引发了关于AAV载体是否可能带来无法接受的癌症风险的争论。 Lillicrap说，“对于这一点，我们知道的还不够多。”
图片来自Blood, 2019, doi:10.1182/blood-2019-126007。
在一些早期基因治疗试验中使用的另一种病毒载体，在将它携带的治疗性DNA片段整合到细胞染色体中后，导致一些儿童患上癌症。AAV似乎是一种更安全的选择，这是因为由这种经过修饰的病毒导入的基因通常会在细胞核中变成自由漂浮的环状结构，即附加体（episome）。 AAV载体近期帮助推动了成功的基因疗法的激增。这些基因疗法包括去年获得美国食品药物管理局（FDA）批准的一种用于治疗脊髓性肌萎缩症---一种致命性的儿童神经系统疾病---的基因疗法。一种用于治疗B型血友病的基因疗法有望在今年获得FDA的批准。在血友病治疗中，AAV感染肝细胞并将这种器官转变成制造患者所需的凝血蛋白的工厂。
自从早期的一项研究发现在给予高剂量AAV病毒载体的新生小鼠中，它能够将它携带的DNA片段整合到这些小鼠的DNA中并引起肝癌以来，人们对AAV安全性的怀疑已经持续了将近20年。许多基因治疗师认为，在新生小鼠中取得的发现与成年人无关。但是新的警告来自体型较大、年龄较大的动物：患有A型血友病的成年狗。在A型血友病中，一种称为VIII因子的凝血蛋白缺失了。
在9只患有A型血友病的成年狗的7只中，AAV病毒载体成功地提供了VIII因子编码基因的替代拷贝，会恢复了这种因子的稳定产生。然而，费城儿童医院基因治疗研究员Denise Sabatino在2019年美国血液学会会议上报道，在其中的两只狗中，血液中的VIII因子水平在大约3年后进一步上升，到7至8年时达到原来水平的四倍。
在结束这一实验并研究了六只狗的肝脏后，她的团队发现，在每只狗中，AAV携带的DNA---VIII因子编码基因或更常见的调控序列片段---已经整合到了狗肝细胞基因组的多个位点上，有时整合位点位于影响细胞生长的基因的附近。
这些肝细胞中的一些比其他细胞分裂得更多，从而在两只狗中形成了许多细胞“克隆”。Sabatino的研究团队猜测（尽管无法证实）插入的DNA序列激活了生长基因，从而解释了这两只狗中的细胞克隆产生和VIII因子血液水平的升高。（Sabatino拒绝讨论这些结果，这是因为它们迄今为止尚未发表。）
对于一些研究人员而言，这些结果令人鼓舞：整合水平相对较低，这些狗有着看似健康的肝脏，并且它们的VIII因子水平保持稳定。美国圣犹大儿童研究医院的Andrew Davidoff说，“我认为没有什么太出乎意料的事情发生。”该医院赞助了首个成功的B型血友病患者基因治疗临床试验，该临床试验也使用了AAV病毒载体。实际上，AAV携带的治疗性DNA整合到细胞基因组中可以解释为什么在参加这项临床试验的一些患者中，他们的凝血蛋白水平在9年后似乎保持稳定。相反，随着细胞分裂，附加体中携带的DNA可能会随着时间的流逝而丢失，这是因为只有一个子细胞会继承替代基因。
但是基因治疗领域的其他人担心，这样的细胞克隆获得另一种驱动生长的突变并变成肿瘤只是时间问题：Venditti问道，“如果狗再活5年怎么办？”一些研究人员说，这样的风险不仅可能发生在肝脏中，而且可能还会发生在AAV病毒载体靶向的其他组织中，比如神经组织和肌肉。
Lillicrap说，Sabatino的数据使得人们迫切需要在其他的长期狗研究以及来自圣犹大儿童研究医院血友病患者的未来肝活检中研究AAV携带的基因到细胞基因组中的整合。Lillicrap如今正在他自己的9只狗中研究这一点。与此同时，研究人员强调，接受AAV基因治疗的患者应当接受FDA要求的5年跟踪检查，以监测肝癌的迹象是否存在。 FDA发言人仅表示，它“注意到”Sabatino的研究发现。（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
1.Jocelyn Kaiser. Virus used in gene therapies may pose cancer risk, dog study hints. Science, 2020, doi:10.1126/science.aba7696.
2.Giang N. Nguyen et al. Long-Term AAV-Mediated Factor VIII Expression in Nine Hemophilia A Dogs: A 10 Year Follow-up Analysis on Durability, Safety and Vector Integration. Blood, 2019, doi:10.1182/blood-2019-126007.
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