多篇重要研究成果解读科学家们在基因疗法研究上取得的新进展！

近年来，科学家们在利用基因疗法治疗人类疾病上取得了多项研究成果，本文中，小编就对近期科学家们取得的重要研究成果进行整理，分享给大家！

【1】NEJM：新型基因疗法真能有效治疗镰状细胞疾病吗？

DOI：10.1056/NEJMoa2109167 DOI：10.1056/NEJMoa2117175

近日，两篇发表在国际杂志NEJM上的研究报告中，来自阿拉巴马大学伯明翰分校等机构的科学家们通过研究发现，一种能永久性治疗镰状细胞疾病（sickle cell disease）的基因疗法或许在第三波病人中能继续显现出成功的治疗效力。研究人员进行临床试验发现，这种名为LentiGlobin的疗法能使得接受一次性手术治疗的镰状细胞疾病患者机体的血液功能恢复正常，如今这些患者都能够产生稳定数量的含有健康血红蛋白的正常红细胞，此外，这些患者也并未遭受镰状细胞疾病所带来的严重疼痛发作。

研究者表示，对于这些病人而言，这或许是一个新生活的开始。截止到目前为止，大约由49名患者接受了LentiGlobin疗法的治疗。镰状细胞疾病会影响人类机体红细胞的形状，正常情况下，这些细胞是圆盘型的，且足够灵活，能在血管中轻松移动。而镰状细胞疾病患者的红细胞则是新月形的，类似于镰刀，这些细胞较为僵硬且比较粘稠，当其在机体的不同部位聚集在一起的时候就会导致患者疼痛发作及出现其它健康问题。

研究者Kanter解释道，这些问题是由称之为血红蛋白的物质所引起的，其是红细胞的重要组成部分，能将氧气携带导机体的全身组织中；一种错误的基因会导致机体产生有缺陷的血红蛋白，从而就会扭曲血细胞的形状。血红蛋白能很好地携带氧气，但不能很好地保持氧气，当细胞失去氧气后，血红蛋白就会与其同伴交织在一起，从而导致细胞变形且病变。在这种疗法中，研究人员会从患者机体的造血骨髓中移除干细胞，随后将其暴露于一种病毒中，并给其插入一种错误血红蛋白基因的健康版本。在此过程中，患者机体中残留的骨髓就会被化疗所杀灭，随后实验室中修复的干细胞就会被植入并开始产生产生健康的血红蛋白。

【2】Cell子刊：AAV基因治疗缓解慢性疼痛

doi： 10.1016/j.neuron.2022.05.017

在人类中，反复或长时间的有害刺激会导致疼痛感知增加，这是一种心理与生理现象。简单地讲，感觉到疼痛是人体受到损伤或疾病侵袭的预警性信号，如被尖锐物体或热刺激时，这种疼痛感来得快，消失得也快；但如果是长时间的持续刺激，就会引发对疼痛的高度敏感。这一过程被称为 "疼痛缠绕"，从而导致了临床疼痛疾病的发生，即慢性疼痛。

慢性疼痛是一个全球性的问题，可能会使患者极度衰弱。据相关数据显示，我国慢性疼痛患者超过3亿人，并且正以每年1000万至2000万人的速度增长。疼痛已成为第三大健康问题。然而截至目前，对于为什么有些人对慢性疼痛易感，以及引发慢性疼痛的确切机制，科学家们还没能完全了解。

牛津大学等机构的研究人员在 Cell 子刊 Neuron 上发表了题为：Sodium-calcium exchanger-3 regulates pain ‘‘wind-up’’： From human psychophysics to spinal mechanisms 的研究论文。该研究确定了导致人类慢性疼痛的一个新的重要机制——NCX3 基因的缺失会放大脊髓内的疼痛信号，并提出了一个有效治疗策略——通过腺相关病毒（AAV）载体增加 NCX3 的水平能够减轻与慢性疼痛相关的症状。

【3】Mol Ther：新型基因疗法或有望治疗机体脊髓损伤引起的神经性病变

DOI： 10.1016/j.ymthe.2022.04.023

二级脊髓兴奋神经元在脊柱处理和疼痛信号向大脑中的传输过程中扮演着关键角色，目前研究人员尚未实现外源性诱导的这些神经元的发育印记兴奋性神经递质表型向抑制性的转变或过渡，近日，一篇发表在国际杂志Molecular Therapy上题为“Precision spinal gene delivery-induced functional switch in nociceptive neurons reverses neuropathic pain”的研究报告中，来自加利福尼亚大学圣地亚哥分校等机构的科学家们通过研究表示，一种抑制靶向性神经细胞信号的基因疗法或能选择性地减少脊髓或周围神经损伤的小鼠的神经性疼痛，且没有可察觉的副作用。

文章中，研究人员提出了一种潜在的新型疗法，其或会影响一半以上的脊髓损伤患者，神经病变主要涉及到机体其它部位的神经损伤或功能失调，其通常会导致机体出现慢性或衰弱的麻木、刺痛、肌肉无力和疼痛感等。目前并没有针对神经病变的单一有效的补救措施，比如，药理学疗法通常需要复杂、持续的给药，但同时却会引起不理想的副作用，比如患者的镇静和运动肌无力，阿片类药物或许是一种有效的药物，但其会引发患者耐受性的增加、误用或滥用风险的增加。

由于临床医生和研究人员能够确定脊髓损伤的精确位置和神经病理疼痛的起源，因此研究人员一直在努力开发新型疗法来选择性地靶向作用受影响脊髓节段中受损或损伤的神经元。近年来，基因疗法被证明是一种越来越有吸引力的疗法，在这篇最新的研究报告中，研究人员将一种携带能编码γ-氨基丁酸或GABA的一对转基因的无害腺相关病毒注射到坐骨神经损伤和随之而来的神经性疼痛的小鼠机体中，GABA是一种能阻断神经细胞之间脉冲的神经递质，在这种情况下就是疼痛信号。

【4】Nature子刊：AAV病毒基因治疗艾滋病的临床试验结果公布

doi：10.1038/s41591-022-01762-x

艾滋病（HIV）是获得性免疫缺陷综合征的简称，由感染HIV病毒引起。HIV是一种能攻击人体免疫系统的病毒，它把人体免疫系统中最重要的CD4+T细胞作为主要攻击目标，大量破坏该细胞，经过数年、甚至长达10年或更长的潜伏期后发展成艾滋病病人，使人体丧失免疫功能，因抵抗力极度下降会出现多种感染，后期常常发生恶性肿瘤，以至全身衰竭而死亡。据联合国艾滋病规划署数据，目前全球范围内现存HIV携带者和艾滋病患者人数高达3800万人，且数量仍在快速增长中。

2022年4月11日，美国国立卫生研究院（NIH）的研究团队在国际顶尖医学期刊 Nature Medicine 上发表了题为：Safety and tolerability of AAV8 delivery of a broadly neutralizing antibody in adults living with HIV： a phase 1， dose-escalation trial 的研究论文。诱导产生广泛中和抗体（bnAbs），是预防和治疗艾滋病的利器。该研究对8名感染了 HIV 的患者进行 AAV 病毒介导的基因治疗，通过 AAV 病毒递送编码强效广泛中和抗体（bnAbs）的 DNA，能够在体内长效产生广泛中和抗体，为艾滋病等疾病治疗带来新的有力工具。这也是首次通过 AAV 递送在人体内产生单克隆抗体。

该研究招募了8名感染了HIV的患者，他们接受了至少3个月的抗逆转录病毒治疗。然后他们接受肌肉注射的 AAV8 递送的广泛中和抗体（AAV8-VRC07）治疗，治疗分三个给药剂量：5×10E10vg/kg、5×10E11vg/kg、2.5×10E12vg/kg。这项1期临床试验，主要终点是评估 AAV8-VRC07 治疗的安全性和耐受性，确定体内的药代动力学和免疫原性，并描述患者对 AAV8-VRC07 载体及其产物的免疫反应。次要终点是评估 AAV8-VRC07 对 CD4 T 细胞计数和 HIV 病毒载量的影响，并评估参与者体内产生的广泛中和抗体的持久性。

【5】Nat Med：接受基因治疗2-4年后A型血友病患者mRNA和蛋白表达会发生什么改变呢？

doi：10.1038/s41591-022-01751-0

A型血友病是一种X连锁出血性疾病，由第八因子（FVIII）凝血蛋白活性不足引起。A型血友病患者容易发生自发和创伤引起的软组织和关节出血，导致疼痛、致残的关节病，生活质量受损。迄今已有研究表明单次静脉注射valoctocogene roxaparvovec（AAV5-hFVIII-SQ）进行因子VIII基因转移，在严重血友病A患者中显示出持续5年的临床效益。

在本研究中，研究人员使用了来自参加valoctocogene roxaparvovec基因转移临床试验的严重A型血友病患者的肝脏活检样本，以描述载体基因组分布、外显体形式和基因转移后持续多年的载体DNA表达。这些发现提供了对使用AAV基因治疗平台成功进行人体肝脏体内转导背后的复杂分子机制的深入了解。

组织病理学显示，表达hFVIII-SQ蛋白的肝细胞没有发育不良、结构扭曲、纤维化或慢性炎症，也没有检测到内质网压力。肝细胞对载体基因组染色呈阳性，显示出剂量越大，转导的细胞越多的趋势。分子分析表明存在全长的、倒置末端重复融合的、圆形的外显体基因组，这与长期表达有关。尽管成功转导的情况相似，但注意到转基因表达的个体间差异，这可能是受载体转录、hFVIII-SQ蛋白翻译和分泌的宿主介导的转导后机制的影响。总的来说，这些结果证明了AAV5-hFVIII-SQ给药后持续的外显体载体结构，并揭示了介导个体间差异的潜在机制。总之，这些数据表明，AAV5-hFVIII-SQ转导后，FVIII的长期表达与肝脏中圆形外显体的形成有关。然而，整合的全长基因组也有可能介导FVIII的长期表达。

【6】PNAS：基因疗法或能使寿命延长40%

doi：10.1073/pnas.2121499119

一项研究表示：连续半年，每月接受一次基因疗法，不仅寿命延长达到41.4%，而且肌肉力量提高33%，青壮年期延长25%以上，各种器官都出现年轻化迹象，连毛发都出现了“返老还童”一般的“逆生长”。

这是近期发表在PNAS杂志上的一项研究“New intranasal and injectable gene therapy for healthy life extension”所展示的结果。在该实验中，美国新泽西州罗格斯医学院的Dabbu Jaijyan等研究人员，以基因疗法取得了延长哺乳动物寿命41.4%的突出成果。这甚至超过了当前主流的的β-烟酰胺单核苷酸技术的数据，引起包括哈佛“抑衰教父”辛克莱尔在内的学术界的重视和支持。

在该项实验中，研究人员采用了鼻腔吸入和腹腔注射两种方式，载体使用的是高容量的巨细胞病毒（这种病毒很少会对人类产生危害）。18个月大的小鼠被注入了端粒酶逆转录酶（TERT）基因和卵泡抑素（FST）基因，前者可延长小鼠的DNA端粒，后者可用于强化肌肉。每月注射一次，持续半年。最终结果显示，两种方法分别延长了小鼠的寿命41.4%和32.5%。除寿命延长外，小鼠身体“年轻化”的迹象也很明显。如强化肌肉的FST基因技术，使受试小鼠比对照组的肌肉力量增加了33%，青壮年时期延长25%，达到29个月。而采用TERT技术的24个月大（相当于人类60岁）的小鼠，端粒延长了6倍，回到8个月大时的状况，各个器官都发生了衰老逆转。

【7】Nat Neurosci：科学家在靶向性基因疗法开发上取得重大进展

doi：10.1038/s41593-021-00969-4

基因疗法是一种有望结局多种人类疾病的强大技术，比如，一种名为亨廷顿氏症的神经退行性疾病，就是由单一基因的突变所引起，如果科学家们能进入特定的细胞并纠正这种缺陷的话，理论上这些细胞就能恢复正常功能；然而科学家们面临的主要挑战就是制造合适的“运输”工具，其能将基因和分子带入需要进行治疗的细胞，同时还能避开并不需要接受治疗的细胞。

近日，一篇发表在国际杂志Nature Neuroscience上题为“AAV capsid variants with brain-wide transgene expression and decreased liver targeting after intravenous delivery in mouse and marmoset”的研究报告中，来自加州理工学院等机构的科学家们通过研究开发了一种基因运输系统，其能特异性地针对脑细胞同时还会避开肝脏，这一点非常重要，因为用于治疗大脑疾病的基因疗法也可能会对肝脏产生毒性免疫反应的副作用，因此科学家们希望找到只针对预定靶点的运输载体，相关研究结果在小鼠和狨猴模型中均得到了证实，而且这也是将该技术转化为人类机体研究的重要一步。

这项技术的关键是适用腺相关病毒（AAVs），长期以来其一直被认为有希望作为运输载体的候选者，在数百年的进化过程中，病毒已经进化出了多种有效的方法来进入人类细胞，而科学家们也开发出了新方法来利用病毒的特洛伊木马样的能力来为人类造福。AAVs由两种主要组分组成，即称之为衣壳的外壳（由蛋白质所组成）和衣壳内的遗传物质；为了利用重组AAVs进行基因疗法，研究者从衣壳中移除了病毒的遗传物质，随后将其替代为所需的“货物”，比如一个特定的基因或小型治疗性分子的编码信息。

【8】Nat Med：慢病毒造血干细胞/祖细胞基因疗法治疗Wiskott Aldrich综合征的长期安全性和有效性

doi：10.1038/s41591-021-01641-x

近些年来，Wiskott-Aldrich 综合征 (WAS)患者逐年增加，这是一种复杂的免疫缺陷遗传性疾病，最严重表型的特点是易受严重感染、出血、湿疹、自身免疫和恶性肿瘤的风险。WAS的一线治疗是移植同种异体造血干细胞 (HSCT) 与人类白细胞抗原 (HLA) 相容的供体，但对于缺乏合适的 HSCT 供体的患者，开发其他治疗方案针对WAS患者的尤为重要。

近来A. Magnani教授及其团队研究包括单倍体相同的 HSCT 和通过输注基因校正的自体造血干细胞 (HSC) 进行的基因治疗，旨在发现对于缺乏合适HSCT 供体的Wiskott-Aldrich 综合征 (WAS)患者的治疗方案。本实验纳入7 名严重 WAS 儿童患者，这是一项非随机、开放标签、I/II 期基因治疗临床研究（基于慢病毒基因治疗载体）。收集了这些患者的全面、长期随访疗效和安全性数据（基因治疗后 4-9 年；中位数为 7.6 年）。定期收集有关一系列临床和实验室变量的数据：免疫重建、分类的骨髓和淋巴群体中的 VCN 和 WASp 表达，以及整合位点概况。使用 sjTREC 的实时定量 PCR 测定评估 T 细胞水平，并使用 NGS 评估 TCR 库。

通过分析试验样本，评估 HSC 基因治疗对 WAS 患者的疗效，基于以下参数中有至少一项的临床改善（取决于研究开始时的患者症状特征）：湿疹状态、感染的频率和严重程度、瘀伤和出血事件、自身免疫性疾病和与疾病相关的住院天数。次要目标是评估 HSC 基因治疗对 WAS 患者的安全性、HSC 基因治疗对微血小板减少症进展的疗效及其治疗的必要性，以及对其他血液学变量（包括 WASp 表达和重组）的疗效及体液和细胞介导的免疫。中期结果显示考虑到基因修正细胞稳定移植，且没有发生严重的治疗相关不良事件，本研究符合主要结果测试标准。总的来说，严重的感染和湿疹得到了解决。尽管血小板室只有部分矫正，但自身免疫性疾病和出血发作的发生率显著降低。

【9】Nat Commun：新型基因疗法通路或能保护机体抵御癌症和痴呆症

doi：10.1038/s41467-021-25459-w

R环（R-loops）是转录的副产物，其必须受到严格的调节来维持基因组的稳定性和基因表达。近日，一篇发表在国际杂志Nature Communications上题为“USP11 controls R-loops by regulating senataxin proteostasis”的研究报告中，来自谢菲尔德大学等机构的科学家们通过研究发现了一种新型基因疗法通路，其或能揭示维持机体基因组健康的重要调节机制，这一途径或能保护机体抵御诸如癌症和痴呆症等严重限制生命的疾病。

癌症和神经变性疾病是目前影响人类健康的两大主要的健康挑战，其构成了一枚硬币的两面，其中一种是由基因组损伤所导致的细胞增殖失控所引起的，另外一种则是由于过度的基因组损伤所导致的细胞死亡引起的，这种新型通路对上述两者都有影响，同时还能提供一种帮助机体抵御疾病的新型治疗性机会。文章中，研究人员发现，当机体中的细胞阅读DNA并构建蛋白时，其就会制造错误并损伤基因组，从而诱发诸如癌症和痴呆症等疾病，然而，通过研究细胞如何修复DNA中的损伤来维持机体健康，科学家们发现了三种蛋白作为一个团队一些协作所带来的好处，这三种蛋白分别为USP11、KEAP1和SETX，其能接收来自“教练”的指令，从而在空间和时间上指导其功能，并维持机体DNA的健康。

通过理解细胞如何保护自身免于错误以及预防疾病发生，科学家们就能修复这些蛋白的行为从而促进机体健康和人类的福祉。本文研究发现或能帮助研究人员开发诊断技术和药物来靶向作用该通路中的一种或多种蛋白，从而对患者进行早期诊断并治疗特定类型的癌症和神经性疾病。开发新型药物来调节其中一种或多种蛋白质的水平或有望开发治疗癌症和痴呆症的新型疗法。

【10】NEJM：临床试验表明新型基因疗法可让甲型血友病患者在多年内稳定表达VIII因子，并将出血次数减少了91.5%

doi：10.1056/NEJMoa2104205

根据来自美国费城儿童医院的研究人员领导的一项新的临床研究，一种治疗甲型血友病（hemophilia A，也称为VIII因子缺乏症）的新型基因疗法导致患上这种疾病的患者所缺乏的凝血因子在体内持续表达，从而减少了---在某些情形下完全消除了---痛苦的、可能危及生命的出血事件。这项1/2期临床试验是首次证实甲型血友病患者在接受基因治疗后凝血因子VIII水平保持稳定。相关研究结果发表在2021年11月18日的NEJM期刊上。

研究者Lindsey A. George博士说，“这项研究的结果提供了令人信服的数据，支持这种甲型血友病基因转移方法确实可以在多年内赋予稳定的VIII因子表达，以达到改善疾病的效果。这些数据建立在费城儿童医院几十年的血友病基因治疗研究历史之上，该医院一直在寻求为这些患者带来治愈性疗法。”

甲型血友病是一种最常见的遗传性出血性疾病，全世界每5000名男性中就有一人受到影响。这种疾病是由于缺少一种称为VIII因子（FVIII）的凝血因子，导致无法控制的出血、严重的关节疾病和增加的死亡风险。目前的护理标准包括定期输注FVIII蛋白以替代这种缺失的凝血因子，这涉及到对日常活动的重大协调，却不能改善患者及其家属的关节疾病或死亡风险。以前的临床试验已显示，使用基于腺相关病毒（AAV）载体的基因疗法使甲型血友病患者表达FVIII取得了初步成功，其目的是获得一种一次性改变疾病的疗法。然而，临床试验参与者在一年后出现了意想不到的、明显的FVIII表达下降，而且在后续研究中FVIII的水平继续下降，这提示着基因疗法可能无法提供持续的FVIII表达。（生物谷Bioon.com）

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