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Science:基因治疗载体会激发癌症

来源:生物谷 2007-07-30 16:42

    生物谷综合:基因治疗研究人员发现一种常用于将治疗性基因载入小鼠的病毒载体有副作用,会引发肝肿瘤。某些专家争辩说,利用这种载体进行的临床实验很安全。

    曾经有人担心基因治疗有引发癌症的副作用。几年前,法国一项基因治疗实验中,一种逆转录病毒在三个儿童中引发白血病(ScienceNOW, 14 January 2003:)。2001年,华盛顿大学分子生物学家Mark Sands,在出生时接受过病毒(据推测较安全)的小鼠,中年时发展出肝肿瘤的比率较高。后一项发现促使美国食品和药品监督管理局(FDA)停止了两项临床实验(Science, 23 November 2001, p. 1640:)。在一支专家小组确定问题病毒——腺相关病毒(adeno-associated virus,AAV)——没有引发癌症后,实验才得以恢复。相反,某些人认为,实验中所用到的敲除品系小鼠更倾向于罹患癌症。

    现在,Sands小组的实验证据表明,基因治疗载体的确会激发癌症。他们向敲除小鼠和正常小鼠注射AAV载体,结果前一组发展出肝肿瘤的比率为33%-56%,后一组发展出肝肿瘤的比率为4%-8%。华盛顿大学David Russell实验室在来自6只小鼠的肿瘤中寻找载体。4个肿瘤中,载体插入染色体12,打开几种与癌症有关的基因,详细内容刊登于7月27日Science杂志。

    这些发现唤起了人们对AAV载体临床使用的安全性的关注。Russell说,我们至少应该关注风险和利益之间的平衡。

    佛罗里达州立大学Philip Laipis也曾经观察过接受AAV载体治疗的小鼠的肿瘤,同意利用类似高剂量AAV靶向肝细胞。肝细胞比其它类型细胞更容易吸纳AAV载体。Laipis 说:“AAV有可能整合到你不希望它整合的位点。”

    其他研究人员却对这项研究持有怀疑。斯坦福大学Mark Kay强调,还没有在接受过肝脏AAV载体治疗的数千只小鼠中发现肿瘤率上升,也未在接受AAV治疗6年或者以上的狗中发现肿瘤发生率上升。曾参与过临床研究,利用AAV肝脏注射法治疗血友病的Kay说,Sand实验室所观测到的肿瘤可能是高剂量引起的,但实际上与所用小鼠的品系以及是刚出生的小鼠有关。2001年专家小组负责人、宾州大学Philip Johnson对此深表赞同。“他们的实验有非常理的地方。”

    无论如何,17项正在进行的AAV载体实验应该是比较安全的,因为它们靶向的是其它组织,如脑、视网膜等。FDA发言人Karen Riley表示,机构不会对个人研究进行评论。

原始出处:

Science 27 July 2007:
Vol. 317. no. 5837, p. 477
DOI: 10.1126/science.1142658

AAV Vector Integration Sites in Mouse Hepatocellular Carcinoma

Anthony Donsante,1* Daniel G. Miller,2* Yi Li,3,4 Carole Vogler,5 Elizabeth M. Brunt,5 David W. Russell,3,4 Mark S. Sands1,6

Adeno-associated viruses (AAV) are promising gene therapy vectors that have little or no acute toxicity. We show that normal mice and mice with mucopolysaccharidosis VII (MPS VII) develop hepatocellular carcinoma (HCC) after neonatal injection of an AAV vector expressing b-glucuronidase. AAV proviruses were isolated from four tumors and were all located within a 6-kilobase region of chromosome 12. This locus encodes several imprinted transcripts, small nucleolar RNAs (snoRNAs), and microRNAs. Transcripts from adjacent genes encoding snoRNAs and microRNAs were overexpressed in tumors. Our findings implicate this locus in the development of HCC and raise concerns over the clinical use of AAV vectors.

1 Department of Internal Medicine, Washington University School of Medicine, Box 8007, 660 South Euclid Avenue, St. Louis, MO 63110, USA.
2 Department of Pediatrics, University of Washington, Seattle, WA 98112, USA.
3 Department of Medicine, University of Washington, Mail Stop 357720, Seattle, WA 98112, USA.
4 Department of Biochemistry, University of Washington, Seattle, WA 98112, USA.
5 Department of Pediatrics, St. Louis University School of Medicine, St. Louis, MO 63104, USA.
6 Department of Genetics, Washington University School of Medicine, St. Louis, MO 63110, USA.

* These authors contributed equally to this study.

To whom correspondence should be addressed. E-mail: msands@im.wustl.edu (M.S.S.); drussell@u.washington.edu (D.W.R.)

相关报道:

研究发现新型基因治疗病毒载体——AAV
 
    与人类一起生存了几百万年的病毒变体后导致人类产生疾病或体质变弱,近日美国加州大学的研究人员发现这种病毒是良性的,并且可以将其改变进而有利于人类。

    腺伴随病毒(adeno-associated virus,AAV)是一种普通的无害病毒,近年来受到了大量的关注,它可能携带有基因治疗的相关基因。因为有90%的人携带了这种病毒,然而他们的免疫系统在接触抗原之后会很快反应并使抗原无效,这将有利于进行基因治疗的尝试。

    研究人员加速病毒进化进程并直接改变病毒,进而使病毒突破人体的免疫防御系统,使其更利于进行基因治疗。两个月的实验室试验,研究人员成功地完成了。

    病毒的直接进化还需要酶的改变,以便它能变为更有效的新物质或者是得到一个更好的催化反应,如使抗体能更好地粘合特异靶器官。

    该技术可用于改善AAV病毒的许多其它特征,以利于其更易做基因的载体。同时,该项新技术还可用于帮助致病病毒躲开人类免疫系统,间接增加它们的毒性。

    AAV包含的两个基因存在一个蛋白外壳中,这个外壳蛋白会识别抗体,并且导致直接进化,并为进化提供所需的物质。

    研究人员通过易错PCR引入小变异基因进行重新配对创造了突变病毒,再将其结合至蛋白外壳中,然后引入血清免疫系统用以抵抗AAV以及很多类型的AAV抗体。而突变病毒善于避免抗体,因此AAV能存活于血清中。

    AAV是大自然赐予的礼物,它是一种非常安全且有效的病毒,该病毒的重新进化将有助于基因治疗的进一步开展。

基因治疗引发安全性问题

    一名法国男孩在接受试验性基因治疗后罹患白血病,而基因治疗很可能是白血病发病的原因,这一事件的发生可能促使全球范围内这类基因治疗的暂停。

    这名3岁的法国男孩正在接受化疗,以杀死其体内开始迅速增殖的白细胞。而在这名男孩出生的时候,他恰恰缺乏这些血细胞。

    从出生起,这名男孩患有重症联合免疫缺陷病(severe combined immunodeficiency disease,SCID)。他体内缺乏抗感染所必需的白细胞,这类患儿通常在不到一岁的时候就已死去了。

    当这例患儿2个月时,他被纳入了一项试验性基因治疗研究。研究人员使用经过基因修饰的病毒,将患儿所缺乏的产生白细胞的基因拷贝导入其体内。这项由法国巴黎Necker医院Fisher医师牵头的试验性研究已经在过去的数年中取得了初步的成功。迄今已经有11例患儿接受了这种治疗,所有患儿耐受良好,而且表现出具有正常免疫力的迹象。

    Fisher说,这名法国男孩的问题出现在今年8月份。当时,常规检验显示,他的白细胞计数高到了不正常的水平,第二次检验其白细胞计数升高更多。

    通过分子试验,研究小组发现,经过基因工程修饰的病毒在至少一个细胞的不适当位点导入了治疗性基因:紧邻于控制细胞分裂和繁殖的基因旁边。这些病毒往往将所携带的基因在细胞的DNA内随机导入。研究小组说,新导入的基因破坏了调控基因,使细胞开始不受控制地分裂。

    此后,研究小组通知了法国政府,而且开始联系其他所有接受治疗的患儿的家庭。他们没有出现相同的问题。研究人员于10月4日对外公布了这一事件。Fisher说,目前尚不确定此类事件是否再次发生。但是,作为防御步骤,欧洲当局和美国食品与药物管理局(FDA)将所有的类似试验置于“临床暂停”的状态,这种状态要求所有类似试验不能再纳入新的临床病例。

    从上个世纪80年代末期,分子水平的事故就已经被认为是一种理论上存在的危险。第一例试验性基因治疗于1990年9月在美国进行。从那时起,已有上千人接受了试验性基因治疗,而他们中的绝大多数病例使用的病毒载体,都是同这一事件中法国男孩使用的病毒载体相似的逆转录病毒载体。尽管科学家认为现在应该再次回顾这些资料,但是目前还没有出现由专家认可的、与基因治疗相关的癌症病例。

    美国当局指出,暂停所有的与逆转录病毒载体相关的基因治疗现在还为时尚早。他们只是将暂停试验性基因治疗的范围局限在同时涉及逆转录病毒载体和针对免疫缺陷的基因治疗领域。许多其他使用逆转录病毒导入基因的方法仍用于治疗癌症。

    Fisher说,他非常希望这种基因治疗方法从总体而言利大于弊。除基因治疗之外,治疗SCID的另一种治疗方法是近亲的骨髓移植。除非骨髓移植非常匹配,否则手术的失败率是25%。他强调说,这一失败率比现在接受基因治疗的11例患者的并发症发生率高2倍以上。

    专家称:基因治疗利大于弊

    美国FDA决定在10月10日召开紧急会议,以研究基因治疗的安全性问题,基因领域的专家仍然指出,基因治疗的好处远远大于其弊端,基因疗法对目前无法治愈的疾病的治疗提供了最大的希望。

    针对这例患者在法国巴黎Necker Enfants Malade医院接受试验性基因治疗时,由于基因载体的原因而罹患白血病事件,FDA已经决定停止美国境内所有类似试验,尽管此类试验只有3项。

    专家指出,这一事件的发生与其他基因疗法试验没有关联。

    美国纽约市Weill Cornell医学院的神经外科医师、不久将开始第一例帕金森病基因治疗的Kaplitt说:“人们往往将基因治疗归于一类,但事实上,它们之间唯一的共同点是将基因注入体内。这就好像是在说,所有的药物治疗都是一样的,仅仅因为你都要把药片吞进肚子里。”

    Kaplitt说,法国试验性基因治疗出现问题的原因在于治疗所使用的基因载体。基因载体往往是一种病毒。但是,他强调说,不同的基因治疗往往选用不同的载体,并不是所有的载体都存在这样的危险。

    早在90年代初即开始对人体使用载体的美国南加州大学基因实验室的主任Anderson说,在不良反应被发现之前,基因载体已经使用了12年,而且已经对3000多例患者进行了治疗。他说,此前已知载体病毒可能导入染色体并引起癌症的危险,而在该例法国试验中的患者已经被告知了这种风险的存在,但是这种危险在此前从未真的出现。

    Anderson说,因为这是一种已经被了解的危险,“它不会对基因领域产生很大的影响。”以接受基因治疗后,于1999年死于一种罕见的代谢疾病的Jesse Gelsinger为例,Anderson说:“这是完全无法预料和无法解释的,这对基因治疗领域一定会有影响。”在Jesse Gelsinger病例中使用的载体与该法国试验中使用的载体并不相同。

    美国纽约Mount Sinai大学基因治疗研究所所长、美国基因治疗学会前主席Woo说:“在所有这些事件之中,大众不应对基因治疗的前景视而不见。”他说:“我们应该将这一负面事件同其他事件联系起来,这些事件占据了报纸的头版头条,但事实上却有上千例患者在接受基因治疗,发生这种事件的可能性是很低的,不会高于正在研发中的药物的不良反应发生率。”

    他补充说:“并不是说这不是坏事,”整个科学界“正在试图发现这种事件是如何发生的和如何在将来预防这种事件的发生”。因为对于患有重症联合免疫缺陷病(SCID)的患者而言,这一治疗方法具有“非常好的前景”。他说,这些患者如果不接受有效治疗将无法生存,目前有11例SCID患者在接受基因治疗,其中有10例患者已经治愈,现在正在过正常的生活。他说:“如果这不是医学的奇迹的话,我不知道这是什么。”

    Kaplitt指出,他将用于治疗帕金森病的载体——腺相关病毒(AAV)是被广泛认为最安全的载体之一。Anderson同意AAV看起来是安全的,但是他强调这一观点可能改变。他说:“直到出现一个严重的不良反应事件,AAV将一直被认为是一种最安全的病毒载体。”他强调,在法国试验中使用的逆转录病毒载体在经过十几年的使用后,才发现出现了不良反应。

    Woo说:“若公众期望一种新的治疗手段是完全安全的,那么未来将没有任何新的医疗手段。”
    Anderson呼吁继续进行基因治疗的研究:“我们必须清楚,如果这些事件阻碍了基因治疗的进程,那才是最大的悲剧。”

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