基因療法能否在β-地中海貧血治療中大放異彩？
近日，多款針對β-地中海貧血的基因療法取得重要進展。8月18日，bluebird bio公司開發(fā)的基因療法Zynteglo在美國獲批上市，成為FDA批準的一款治療輸血依賴型β-地中海貧血的基因療法。8月16日，瑞風生物和邦耀生物先后宣布其針對β-地中海貧血的基因編輯產(chǎn)品在中國獲批臨床。此外，全球還有多款基因療法正在開展治療β-地中海貧血的臨床試驗。本文將結(jié)合公開資料帶大家看看基因療法在β-地中海貧血中的研發(fā)現(xiàn)狀，以及面臨的開發(fā)挑戰(zhàn)。
圖片來源：123RF
β-地中海貧血的基因治療
β-地中海貧血是一組在全球影響范圍廣、累積患病人數(shù)多且嚴重威脅人類健康的遺傳性血液病。據(jù)2021年發(fā)表的《中國地中海貧血藍皮書（2020）》數(shù)據(jù)，在全球范圍內(nèi)，β-地中海貧血基因攜帶者約為3.45億人口；在中國大陸，該基因攜帶者約有3000萬人，總體患病率近2%，南方地區(qū)尤為高發(fā)。
那么，人們?yōu)槭裁磿忙?地中海貧血呢？
研究發(fā)現(xiàn)，β-地中海貧血是由于“β珠蛋白”基因缺陷導致人體血紅蛋白合成不足，大部分是點突變，少部分為基因缺失。根據(jù)貧血程度和輸血需求，β-地中海貧血可分為輕型、中間型和重型。其中重型患者通常在出生后3個月至6個月開始出現(xiàn)癥狀如嚴重貧血，缺乏有效治療將引起一系列并發(fā)癥。
當下，治療β-地中海貧血的傳統(tǒng)療法存在一定局限性。輸血治療雖然可以暫時緩解與嚴重貧血相關的癥狀，但并不能根治，還可能導致鐵過載，引起多器官損傷等嚴重并發(fā)癥。與輸血配合使用的鐵螯合劑治療，存在依從性不高、不良反應或反應不足等問題。盡管造血干細胞移植（HSCT）可根治β-地中海貧血，但這種方法依賴配型和患者的身體狀況，配型困難且成本較高，因此僅少部分患者能獲得移植。
那么，有沒有一種療法可以讓β-地中海貧血患者擺脫無盡輸血的困擾？答案是肯定的，這種方法就是基因療法。
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從發(fā)病原因來看，β-地中海貧血屬于一種單基因遺傳病。大約在50年前，基因療法界的領軍人物Theodore Friedmann博士曾設想過通過基因治療來改善由單個基因引起的遺傳性疾病。因為從理論上來說，與那些提供某類蛋白質(zhì)的療法相比，基因療法可以引入功能基因來替代突變基因，讓其持續(xù)自動制造這些所需蛋白，以糾正或補償缺陷和異?；蛞鸬募膊?，從而避免患者重復給藥。
其中，體內(nèi)基因療法利用載體直接將治療基因遞送到患者病患部位，從而治療疾病。而體外基因療法則將特殊細胞（例如造血干細胞）進行基因工程改造后移植入人體。如果基因修飾的細胞壽命足夠長，并且能夠在體內(nèi)擴增，那么單次基因療法治療就足以提供終生的治療效果。
根據(jù)今年6月《柳葉刀》發(fā)表的一項綜述文章，使用基因添加或基因編輯方法的基因治療正在快速成為輸血依賴型β-地中海貧血的潛在治愈選擇。其中，基因添加方法通過慢病毒載體將功能性β珠蛋白基因?qū)朐煅杉毎?，bluebird bio公司的Zynteglo就是一款慢病毒載體離體基因療法。另外，基因編輯技術目前也已被廣泛應用于體外改造造血干細胞的基因表達。由于使用自體造血干細胞，基因治療克服了供體可用性的難題，并且與同種異體造血干細胞移植相比，基因治療發(fā)生感染、移植排斥和移植物抗宿主?。℅vHD）的風險較低。
一款基因療法已誕生，全球研發(fā)情況如何？
2019年，全球一款治療β-地中海貧血的基因療法Zynteglo（beti-cel）在歐盟獲批，為患者帶來了傳統(tǒng)治療以外的創(chuàng)新替代治療選擇。該產(chǎn)品將從患者體內(nèi)分離的造血干細胞在體外進行基因工程改造，讓它們能夠生成功能正常的“β珠蛋白”。這些造血干細胞在輸注回患者體內(nèi)后，會源源不斷地生成具有正常功能的血紅細胞，極大減少患者對輸血的需求。在理想情況下，患者甚至不需要進行輸血治療。
在美國，Zynteglo曾獲得FDA授予的孤兒藥資格、突破性療法認定和優(yōu)先審評資格，并于近日獲批成為一款獲得FDA批準治療β-地中海貧血的基因療法。該產(chǎn)品的安全性和療效已在兩項多中心臨床研究中得以驗證，接受治療的41名患者中有89%達到輸血獨立性，即患者在不接受血紅細胞輸注的情況下，維持預定的血紅蛋白水平至少12個月。新隨訪結(jié)果顯示，這一療效表現(xiàn)出良好的持久性。目前，Zynteglo另一項納入β珠蛋白完全缺失（β0/β0基因型）重度患者的3期試驗HGB-212還在進行中，預計于2022年11月完成。
除Zynteglo之外，全球還有多款治療β-地中海貧血的基因療法正在開發(fā)中。這些產(chǎn)品主要采用基因編輯技術進行體外改造，較快的已進展至3期臨床試驗階段。下面節(jié)選部分已獲批進入臨床開發(fā)階段的產(chǎn)品做介紹。
CRISPR Therapeutics/Vertex公司：CTX001
CTX001（exa-cel）是一種在研自體CRISPR/Cas9基因編輯療法，已獲得FDA授予治療β-地中海貧血的再生醫(yī)學先進療法（RMAT）認定、快速通道資格和孤兒藥資格。CTX001通過在體外對患者的造血干細胞進行改造，使紅細胞中產(chǎn)生高水平的胎兒血紅蛋白（HbF），從而緩解輸血依賴型β-地中海貧血患者的輸血需求。從總計75名患者中獲得的新臨床試驗結(jié)果顯示，CTX001具有一次治療，提供功能性治愈的潛力。目前，該產(chǎn)品正在全球開展治療β-地中海貧血的3期臨床試驗，并已經(jīng)完成所有患者注冊。
Editas Medicine：EDIT-301
EDIT-301是一款體外基因編輯療法，曾獲FDA授予治療β-地中海貧血的罕見兒科疾病認定。該產(chǎn)品由患者來源的CD34+造血干細胞和祖細胞組成，它使用進行CRISPR基因編輯的新型Cas酶AsCas12a，對細胞編碼胎兒血紅蛋白的基因的啟動子進行編輯。經(jīng)過基因編輯的CD34+細胞生成的紅細胞中胎兒血紅蛋白的表達持續(xù)增加，可以替代“β珠蛋白”的作用，有望為患者帶來“一次治療，終身獲益”的新選擇。目前，Editas公司已經(jīng)在輸血依賴型β-地中海貧血患者中啟動EDIT-301的1/2期臨床研究。
Sangamo Therapeutics/賽諾菲：ST-400
ST-400（BIVV003）是一款自體細胞療法，它使用ZFN基因編輯系統(tǒng)對從患者體內(nèi)獲得的造血干細胞和祖細胞（HSPCs）進行基因編輯，通過對BCL11A基因的編輯讓細胞能夠重新表達胎兒血紅蛋白。早前學術年會上公布的初步數(shù)據(jù)表明，接受改造過的HSPCs治療的3名患者中，有兩名患者的胎兒血紅蛋白水平顯著提高。目前，ST-400正在開展治療輸血依賴型β-地中海貧血的1/2期臨床研究，預計2023年3月臨床試驗結(jié)束。
博雅輯因：ET-01
ET-01是一款自體的體外基因編輯細胞療法研究產(chǎn)品，擬開發(fā)用于治療輸血依賴型β-地中海貧血。該產(chǎn)品通過基因編輯使得被抑制的胎兒血紅蛋白重新被表達，從而達到疾病治療的目的。具體而言，研究人員通常先從患者骨髓中采集造血干細胞。由于造血干細胞主要存在于CD34+細胞群，需要先富集CD34+細胞群后，用CRISPR基因編輯系統(tǒng)對相關基因進行編輯，進而制成產(chǎn)品，再回輸至患者體內(nèi)進行治療，分化長成的紅細胞則提高了胎兒血紅蛋白水平。目前，ET-01治療輸血依賴型β-地中海貧血的多中心1期臨床試驗正在穩(wěn)步推進中，并已完成全部患者入組。
邦耀生物：BRL-101
BRL-101是一款基因治療產(chǎn)品，主要適應癥為β-地中海貧血。公開資料顯示，該公司造血干細胞平臺（ModiHSC®）主要是利用基因編輯系統(tǒng)對患者的造血干細胞進行基因修飾，修飾后的造血干細胞回輸?shù)交颊唧w內(nèi)，通過自我更新和分化重建修飾細胞群體，從而達到治療血液系統(tǒng)疾病的目的。此前，BRL-101已在由研究者發(fā)起的臨床研究（IIT）中取得良好效果，中國多例β-地中海貧血患者已在治療后出院，且已擺脫輸血依賴，其中2例患者擺脫輸血依賴已超2年。8月15日，BRL-101在中國獲批開展治療β-地中海貧血的臨床試驗。
瑞風生物：RM-001
RM-001是一款以HBG為靶點的體外基因編輯藥物。該產(chǎn)品利用CRISPR/Cas基因編輯技術長久修飾γ-珠蛋白啟動子，激活人體內(nèi)天然胎兒血紅蛋白合成，使紅細胞恢復正常生理功能并擺脫輸血，達到單次給藥根治β-地中海貧血的目的。在早期臨床研究中，這款產(chǎn)品在5例輸血依賴型β-地中海貧血患者取得不錯的治療效果，其中包括一名成年患者。該數(shù)據(jù)已在2022年第27屆歐洲血液學年會（EHA）上報道。8月15日，RM-001在中國獲批開展治療β-地中海貧血的臨床試驗。
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直面挑戰(zhàn)，邁向未來
在過去的幾十年中，地中海貧血治療領域發(fā)生了巨大的變化。傳統(tǒng)療法和治愈性療法的改進，以及治療方法的個體化，大大改善了患者的生活質(zhì)量。其中，具有治愈潛力的基因治療更是從一種遙遠的可能性，發(fā)展成為β-地中海貧血患者一種可行的臨床治療新選擇。
不過《柳葉刀》在2022年6月發(fā)表的一篇綜述中指出，當前行業(yè)在研究過程中正面臨一些待解決的問題。如，體內(nèi)造血干細胞的運作和擴增仍然繁瑣且數(shù)量低，因此需要改進相關技術，而與毒性相關的制備性清髓方案仍然是必須的。在未來的臨床應用中，產(chǎn)業(yè)還需要特別關注產(chǎn)品的長期療效（如總血紅蛋白和血紅蛋白組成、輸血需求、殘余無效紅細胞生成和臨床并發(fā)癥）、短期和長期安全性（特別是在致癌方面）、可及性等問題。此外，如何降低開發(fā)和制造成本，并大規(guī)模生產(chǎn)這些基因治療產(chǎn)品，提高患者可及性也是當前行業(yè)面臨的另一大難題。
隨著科學的進步和技術的突破，相信未來基因療法的治療潛力將被不斷發(fā)掘，并且成本會不斷降低，以及擴展至更廣泛的適應癥人群。未來，更多的患者將迎來負擔得起的“一次治療，終身獲益”的治療選擇。
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