雙載體AAV基因療法又一進(jìn)展,突破大基因組限制
近日,iECURE宣布歐盟委員會(huì)授予其在研AAV基因療法GTP-506孤兒藥稱號(hào),用于治療鳥氨酸氨甲酰轉(zhuǎn)移酶(OTC)缺乏癥。據(jù)悉,此前GTP-506已經(jīng)在該疾病領(lǐng)域獲得過FDA授予的孤兒藥稱號(hào)和兒科罕見疾病資格認(rèn)定。
OTC缺乏癥是一種罕見的遺傳性代謝疾病,由負(fù)責(zé)氨解毒的肝酶的遺傳缺陷引起?;颊叩哪蛩匮h(huán)障礙,血液中積聚過量的氨,可能導(dǎo)致一系列后果,包括不可逆轉(zhuǎn)的神經(jīng)損傷、昏迷和死亡。早發(fā)性嚴(yán)重OTC缺乏癥的唯一治療方法是肝移植,整體而言,目前這一疾病尚缺乏有效的治療手段。
GTP-506是一款利用雙載體AAV遞送的基因療法,其中一個(gè)是靶向表征良好的PCSK9基因位點(diǎn),能進(jìn)行基因編輯的ARCUS核酸酶載體(GTP-506A);另一個(gè)是治療性供體載體(GTP-506D),能夠插入健康的OTC基因以提供所需的疾病校正。該基因編輯療法在PCSK9位點(diǎn)進(jìn)行切割,然后在該位置上插入治療基因,從而表達(dá)健康的基因。
2022年10月,iECURE公布的GTP-506的臨床前數(shù)據(jù)顯示,非人靈長類動(dòng)物給藥一年后,ARCUS核酸酶能夠穩(wěn)定插入治療基因;OTC缺陷小鼠在接受治療后進(jìn)行高蛋白飲食挑戰(zhàn)后免受致命的高氨血癥的影響,整體而言藥物的耐受性良好。
此外,還有其他企業(yè)也正在開發(fā)雙載體AAV基因療法,并取得了一系列進(jìn)展。
DB-OTO是Decibel與Regeneron合作開發(fā)的一款雙載體AAV基因療法,為了解決OTOF基因過大而超載荷的問題而利用兩個(gè)AAV載體分別裝載OTOF cDNA的不同基因片段,將其傳遞到細(xì)胞內(nèi)以表達(dá)Otoferlin蛋白,從而促進(jìn)患者恢復(fù)聽力。這一療法能夠采用耳蝸內(nèi)注射給藥。
目前,這一療法已經(jīng)被英國藥品和保健產(chǎn)品監(jiān)管機(jī)構(gòu)(MHRA)批準(zhǔn)進(jìn)入臨床,也是歐洲首個(gè)獲批進(jìn)入臨床的針對(duì)Otoferlin基因的基因療法,預(yù)計(jì)在2023年上半年啟動(dòng)臨床試驗(yàn)并于2024年第一季度公布首批患者的臨床數(shù)據(jù)。
OTOF-GT也是一種雙載體AAV基因療法,利用雙AAV2 quadY-F OTOF載體能夠?qū)toferlin基因遞送到細(xì)胞中而恢復(fù)由OTOF基因突變引起的感音神經(jīng)性聽力損失。
2022年12月,OTOF-GT被FDA授予孤兒藥資格認(rèn)定,并預(yù)計(jì)于2023年上半年提交OTOF-GT的臨床試驗(yàn)申請(qǐng)。
AK-OTOF的設(shè)計(jì)原理也是利用兩種AAV攜帶OTOF基因的不同片段,表達(dá)時(shí)通過基因片段的自修復(fù),在細(xì)胞內(nèi)完成全長OTOF基因的表達(dá)。禮來在2022年10月以12.50美元/股的價(jià)格收購了Akouos,加碼基因療法。目前,該療法處于1/2期臨床試驗(yàn)階段。
鼎新基因是國內(nèi)率先采用AAV雙載體遞送技術(shù)的基因治療公司,其研發(fā)的RRG-003也是一款雙載體AAV基因療法,鼎新基因選擇了最合適的AAV亞型、表達(dá)原件以及重組位點(diǎn),克服了OTOF基因較大的挑戰(zhàn)。
目前,鼎新基因與復(fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院合作的治療先天性耳聾AAV基因療法RRG-003已啟動(dòng)臨床試驗(yàn),這是國內(nèi)開展的首個(gè)用于治療耳聾的基因療法臨床試驗(yàn)。
EDIT-103是一種CRISPR/Cas9的體內(nèi)基因編輯療法,用于治療視紫紅質(zhì)相關(guān)的常染色體顯性視網(wǎng)膜色素變性(RHO-adRP)。該療法旨在使用雙AAV5載體遞送來敲除和替換視紫紅質(zhì)基因中的突變以保持感光器功能,可通過視網(wǎng)膜下注射給藥,有望解決150多種可導(dǎo)致RHO adRP病的RHO功能獲得型的突變。
02 AAV載體vs大基因
在基因療法中,可能會(huì)遇到基因組太大的問題,而將大基因組進(jìn)行拆分,由兩個(gè)或三個(gè)單獨(dú)的AAV載體攜帶,再在細(xì)胞內(nèi)重組整個(gè)大基因表達(dá)框,表達(dá)完整的大蛋白是一個(gè)有效的解決方式。除了對(duì)基因組進(jìn)行拆分外,還可以對(duì)AAV進(jìn)行改造,仍利用單個(gè)AAV載體傳遞大基因。
在包裝超大基因組時(shí),達(dá)到最大包裝容量或遇到終止信號(hào)時(shí)包裝即會(huì)停止,從而產(chǎn)生包含不同大小的異質(zhì)片段基因組的AAV載體,當(dāng)這些AAV載體將基因傳遞到靶細(xì)胞時(shí),片段基因組的同源重組會(huì)恢復(fù)表達(dá)框并介導(dǎo)大蛋白的表達(dá)。整體而言,片段化基因傳遞方式效率較低,但在肌肉和視網(wǎng)膜中,這一方式的傳遞比多重AAV載體更有效,如在傳遞大基因MYO7A時(shí),單個(gè)AAV片段基因傳遞的表達(dá)較高。
另外,已有研究表明,衣殼改造能夠優(yōu)化單個(gè)AAV載體遞送大基因組。如VP2衣殼蛋白的缺失和HBoV1衣殼蛋白改造均能夠提高AAV載體的包裝能力。
而除了改造單個(gè)AAV載體外,基于蛋白剪接的方法也能夠使利用AAV載體高效遞送大基因成為可能。SpliceBio開發(fā)了一種蛋白剪接平臺(tái),可以利用工程化的內(nèi)含肽,催化高效的蛋白剪接,在體內(nèi)重建所需的全長治療性蛋白,這一過程與RNA剪接類似。
目前,SpliceBio利于這一平臺(tái)研發(fā)用于治療Stargardt病的AAV基因療法,計(jì)劃將一個(gè)大小為6.8kb的ABCA4基因分成兩部分,分別表達(dá)攜帶內(nèi)含肽的部分蛋白,然后內(nèi)含肽在細(xì)胞內(nèi)介導(dǎo)蛋白剪接,合成具有功能的全長蛋白。
03 總結(jié)
AAV基因療法在疾病治療中頗具潛力,目前有些疾病所需的基因組過大而成為AAV基因療法應(yīng)用的一大障礙。從企業(yè)布局來看,大部分涉及大基因組包裝的企業(yè)在攻克耳聾,且主要集中在雙載體AAV治療由OTOF基因突變引起耳聾方向。不過隨著研發(fā)的深入,AAV載體能夠攜帶的基因組將可能進(jìn)一步擴(kuò)大,屆時(shí)這一療法也將適用于更多疾病的治療。
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本文章來源于細(xì)胞基因療法