【Nature Medicine重磅】出生即重獲新生！AAV基因治療給遺傳病患兒帶來希望
每個新生兒的出生都是上天賜予的禮物，然而現(xiàn)實中，有些不幸的父母會遭遇意外的事情，比如遺傳因素導致的嬰兒致殘、致死性疾病，這對家庭和整個社會都是沉重的打擊和負擔。
根據(jù)國家衛(wèi)生健康委員會2012年的一份報告，中國在2000年至2011年間，雖然嬰兒死亡率在下降，但是死亡的嬰兒中，出生缺陷導致的死亡比例逐年上升，已逐漸成為嬰兒死亡的主要原因。同時，對于此類疾病診治的負擔越來越重，根據(jù)報告估計，以唐氏綜合征為例，每年新出生的唐氏綜合征嬰兒生命周期的總經(jīng)濟負擔超過 100 億元。
因此，對于遺傳缺陷導致的嬰兒疾病診斷、治療亟待新時代診療手段的開發(fā)。
2000-2011年全國嬰兒死亡率趨勢及出生缺陷死因構(gòu)成變化
（來自衛(wèi)健委《中國出生缺陷防治報告（2012）》）
對于此類疾病，目前常用的醫(yī)療手段是早期診斷為主，即結(jié)合以華大基因為代表的無創(chuàng)產(chǎn)前基因篩查和其他臨床診斷技術(shù)，從孕期監(jiān)測胎兒的發(fā)育，一旦診斷為遺傳性疾病胎兒，通過終止妊娠的手段避免遺傳病患兒的出生。然而，受限于技術(shù)，很多基因突變導致的遺傳疾病難以被檢測到，而這些遺傳疾病很多出生致死、致殘，這迫使九游會j9需要找到更好的方法治療這些疾病。
心病需要心藥醫(yī)，基因缺陷疾病最好的治療手段當然也是基因治療！
基因治療是在基因水平上修復缺陷的基因，其主要的工作方式是基于AAV病毒載體基因遞送或基因修飾，該療法相對于傳統(tǒng)藥物療法有更好的特異性、高穩(wěn)定性（有望一次注射病毒，終身治愈）和突破血腦屏障的能力（蛋白藥物難以突破血腦屏障）。
2018年07月16日，Nature Medicine在線刊登了來自英國University College London的最新研究工作[1]，Simon N. Waddington等人使用AAV病毒載體，針對戈謝。℅aucher disease (nGD)），在胚胎期進行疾病模型鼠和獼猴的基因治療，成功將疾病模型動物的生理功能和生存期顯著提升，為此類疾病的基因治療帶來新的認識和探索。
通訊作者Simon N. Waddington教授
1. 什么是戈謝病
戈謝。℅aucher disease (nGD)）是一類嚴重的、不可逆的常染色體隱性遺傳代謝疾。苊柑逯≈腫畛＜囊恢。由于GBA基因（Glucosidase, beta, acid gene）突變，患者體內(nèi)缺乏葡糖腦苷脂酶（Glucocerebrosidase, GCase），無法分解葡糖腦苷脂并引起其在單核-巨噬細胞貯積，影響細胞正常功能。
圖1 隱性遺傳的戈謝病
成年戈謝病患者的癥狀包括肝腫大、脾腫大和偶發(fā)的肺、骨疾。雜詿，過去的常規(guī)療法是給患者補充酶，這能從一定程度上緩解該類疾病的癥狀。然而，對于嬰兒期的nGD疾。捎諉肝薹ㄍü云琳，患兒無藥可醫(yī)。nGD患者常伴有后腦神經(jīng)退行性癥狀，如頸過度伸展、斜視和致命性呼吸暫停等。
2.戈謝病疾病模型
為了研究該類疾。髡呤褂霉ケǖ攔囊恢指晷徊〖膊∧Ｐ褪螅ㄍ2）[2]，借助角化細胞特異性啟動子K14，該類型nGD鼠只有皮膚的GBA酶表達正常，用來防止新生鼠皮膚脫水導致的死亡。該鼠的特點在于出生后15天內(nèi)發(fā)生致死性的神經(jīng)退行性疾病。
圖2 文中使用的nGD模型鼠
通過對初生nGD小鼠腦進行的免疫組化實驗，作者檢測了活化小膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞標志物CD68和GFAP表達量，發(fā)現(xiàn)出生后1天的nGD鼠神經(jīng)炎癥反應和膠質(zhì)細胞化程度已顯著增強（圖3）。同時，在nGD小鼠出生后不同天數(shù)，神經(jīng)元逐漸大量丟失（圖4）。
圖3 出生1天nGD小鼠多腦區(qū)炎癥和膠質(zhì)細胞化程度增強
圖4 nGD神經(jīng)元大量丟失
借助液相色譜和串聯(lián)質(zhì)譜，作者發(fā)現(xiàn)nGD鼠出現(xiàn)了葡糖神經(jīng)酰胺（GCase的底物）異構(gòu)體—Glucopsychosine和Lyso-lactosylceramide的貯積量顯著提高（圖5），提示nGD的發(fā)生。
圖5 nGD的顯著特征：GCase底物的大量貯積
3.胚胎期AAV基因治療逆轉(zhuǎn)nGD鼠出生致死
由于出生時nGD鼠腦中已發(fā)生上述病理變化，作者嘗試孕鼠中對胎鼠顱內(nèi)注射AAV病毒載體對胎鼠GBA基因進行干預，期望逆轉(zhuǎn)nGD。
作者首先測試了胚胎期AAV注射的效果，發(fā)現(xiàn)孕齡16天的胎鼠側(cè)腦室注射總量5*1010總滴度的scAAV9-GUSB-GFP后，30天時，從嗅球到腦干均有很強的熒光表達（圖6）。
圖6 野生胎鼠側(cè)腦室AAV病毒注射表達情況
當他們使用同樣的策略，將攜帶GBA基因的治療性AAV病毒載體注射到nGD模型胎鼠腦之后，他們驚喜地發(fā)現(xiàn)接受治療的鼠在出生后35天時，炎癥和膠質(zhì)細胞化程度與野生對照鼠無異（圖7a-b），神經(jīng)元丟失現(xiàn)象顯著降低（圖7d），存活周期極顯著增長（超過120天）（圖7f），GCase的活性與對照組無異，行為學也得到顯著改善（圖7）?？傊?，nGD的癥狀得到全方位緩解。
圖7 AAV-GBA基因治療顯著緩解nGD模型鼠的癥狀
4.出生后基因治療對nGD癥狀的有限改善效果
為檢驗上述基因治療策略對發(fā)育的影響，作者在新生nGD模型鼠檢驗基因治療療效。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在新生P0-P1的小鼠中，無論使用腦室給藥（Intracerebroventricular，IC）還是靜脈給藥（intravenous，IV），治療過的nGD鼠存活率、體重行為表現(xiàn)都與野生鼠無異（圖8a-c），但是GBA1、GFAP、CD68、LAMP-1幾種標志物的檢測顯示出生后IC和IV注射基因治療載體對于這些指標的緩解收效甚少（圖8d-g），且IV注射AAV組神經(jīng)元數(shù)目、皮層厚度等指標亦沒有得到明顯改善（圖8h），但無論如何，動物的長期存活率得到顯著恢復。
圖8 出生后基因治療對nGD鼠癥狀的部分恢復
5.基因治療更近一步：獼猴的AAV基因遞送
既然出生前胚胎期基因治療是最有效的方式，作者最后測試胚胎期非人靈長類動物腦室注射AAV病毒的基因遞送方法及效果。通過超聲引導的病毒注射，他們成功將6.6*1012總量的scAAV-GUSB-GFP注射到側(cè)腦室內(nèi)。該操作不影響獼猴的正常出生、發(fā)育，且獼猴的腦中成功表達了GFP熒光蛋白（圖9）。
圖9 獼猴胚胎期側(cè)腦室注射
通過胚胎期側(cè)腦室注射進行的基因治療能夠顯著逆轉(zhuǎn)遺傳性基因缺陷疾病的癥狀，這種策略為未來的基因治療帶來新的思路。
九游會j9很高興看到基于AAV病毒載體的基因治療技術(shù)再次在治療遺傳疾病中起到關鍵作用，自歐盟上市的Glybera（治療脂蛋白脂酶缺乏）藥物以來，基于AAV的基因治療技術(shù)蓬勃發(fā)展，目前已在視網(wǎng)膜黃斑病變、血友病、罕見遺傳性疾病三大領域的治療中取得重要成果，也是下一代醫(yī)療體系的重要關鍵工具。
九游會j9生物 以基礎研究服務、基因治療藥物研發(fā)和臨床級重組病毒產(chǎn)業(yè)化制備三駕馬車為動力，借助公司AAV病毒載體在國內(nèi)的質(zhì)量、周期等全方位優(yōu)勢，致力于促進基因治療產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，與GE醫(yī)療合作建成的一次性工藝GMP級病毒生產(chǎn)車間，將全力為基因治療、腫瘤免疫細胞治療提供臨床級病毒載體，真正讓基因治療造福人類。
九游會j9生物 GMP生產(chǎn)車間流程圖
參考文獻
1.Massaro, G., et al., Fetal gene therapy for neurodegenerative disease of infants. Nat Med, 2018.
2.Enquist, I.B., et al., Murine models of acute neuronopathic Gaucher disease. Proc Natl Acad Sci U S A, 2007. 104(44): p. 17483-8.
