基因疗法患者患上癌症， 最新安全性调查怎么说？
▎药明康德内容团队编辑
首位人类患者接受基因疗法的治疗，已经是30年前的事了。在这30年里，基因疗法领域曾一飞冲天，也曾一落千丈。基因疗法给人们带来了“一次治疗，终身受益”的希望，然而在它的开发过程中，安全性一直是困扰疗法开发的重要问题之一。在1999年，一名叫做杰西·基辛格（Jesse Gelsinger）的18岁少年在接受基因疗法治疗的临床试验中不幸去世，导致基因疗法领域一夜之间陷入了停滞。直到最近几年，随着多款基因和细胞疗法的获批，这一领域再度成为对抗疾病的开发热点。
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然而，近日基因疗法的安全性问题再度被放到聚光灯下。bluebird bio公司在今年2月宣布，一名接受其基因疗法LentiGlobin治疗的镰刀型细胞贫血症患者在接受治疗5年多之后患上了急性髓系白血病（AML）。因此该公司暂时终止了目前正在进行的多项临床试验。由于该公司的基因疗法中使用的慢病毒载体（lentiviral vector）在多种CAR-T疗法和体外给药的基因疗法中使用。这一消息给基因疗法的开发又蒙上了一层阴影。
今日，bluebird bio公司宣布，经过与独立专家合作进行的调查，分析结果显示基因疗法中使用的慢病毒载体BB305导致患者得上AML的可能性很低。因此，该公司已经向监管机构申请重新启动临床试验。这对于证明基因疗法的安全性无疑是个好消息。
那么，慢病毒载体为什么具有潜在的致癌可能？bluebird bio公司又是如何证明BB305的安全性？在基因疗法开发的过程中，业界在提高疗法安全性上又做了哪些努力？今天药明康德内容团队将结合公开资料对这些问题进行探讨。
慢病毒载体的作用机制和潜在致癌可能
慢病毒载体是一种逆转录病毒载体，慢病毒的RNA基因组在细胞质中可以通过逆转录生成双链DNA，双链DNA能够进入细胞核中并且整合到细胞的基因组中。通过对慢病毒进行改造构建的慢病毒载体去除了慢病毒中让病毒复制和产生病毒毒性的部分，让它可以将治疗用的转基因整合到细胞的基因组中，从而起到持续表达转基因的作用。
LentiGlobin是一款体外基因疗法，它收集患者体内的CD34阳性细胞，在体外通过慢病毒载体将表达正常β血红蛋白的转基因导入到细胞的基因组中，然后将改造过的细胞输回到患者体内。
▲慢病毒载体的作用机制（图片来源：参考资料[3]）
然而，由于慢病毒载体携带的转基因会整合到细胞的基因组中，而且整合的位点不能完全得到控制，因此一直以来对它的担心是转基因整合到基因组的某些位点上可能导致癌症的发生。例如，转基因整合到基因组中的特定位点可能让抑癌基因失活或者产生致癌基因变异。
此外，转基因产生潜在致癌效应的另一个途径是通过它携带的启动子和增强子来调控整合位点附近的基因的表达。即使不改变基因的序列，它也有可能通过改变特定蛋白的表达水平导致细胞癌变。
图片来源：123RF
bluebird bio公司对慢病毒载体BB305安全性的最新研究
这名患上AML的患者在５年前接受了bluebird bio公司开发的LentiGlobin基因疗法的治疗，最近他患上AML，而且在AML细胞中发现了转基因整合到基因组中的痕迹。不过这并不代表着转基因整合是AML产生的原因。为了确定BB305携带的转基因是否导致了AML的发生，研究人员进行了3方面的工作：
第一，研究人员探索了这名患者AML细胞的基因组中是否携带了其他可能导致AML的常见基因突变。如果AML的基因组中携带着其他致癌突变，那么AML发病的原因可能是由于这些基因变异。
第二，确定转基因的整合是否影响到周围基因的表达，以及周围的基因是否在癌症病理发生中起到重要作用。
第三，转基因在整合的位点是否还在行使其正常功能。在目前基因疗法的设计上，很多转基因由细胞特异性启动子驱动，从而保证它们只在特定类型的细胞中表达。这也是为了确保基因疗法安全性的设计之一。
图片来源：123RF
研究结果显示，这名患者的AML细胞基因组中携带着驱动AML病理发生的其他常见基因突变，包括在RUNX1和PTPN11上的基因突变，以及7号染色体单体，和染色体11p部分缺失。
对转基因整合位点的研发发现它整合到基因组的VAMP4基因的内含子（intron）中。目前的研究并没有发现VAMP4基因在细胞增殖和基因组稳定性方面具有任何已知的功能。而且，在VAMP4基因上的整合位点是这一慢病毒载体常用的一个整合位点。bluebird bio的分析显示，大部分接受LentiGlobin治疗的患者中会发现在VAMP4基因上的整合，然而其他患者都没有出现不良后果。
最后，LentiGlobin转基因的转录子和增强子在肿瘤细胞中的活性非常小，在整合位点周围1 MB的基因没有出现表达异常的现象，显示整合到肿瘤细胞中的转录子和增强子并没有对周围基因的表达产生影响。
▲bluebird bio公司对LentiGlobin安全性研究想要回答的问题（图片来源：参考资料[2]）
基于这些研究结果，bluebird bio已经向美国FDA和欧盟EMA申请重新启动该公司基因疗法的临床试验。
基因疗法的开发是不断“发现问题和解决问题”的过程
回顾基因疗法的开发历史，可以看到虽然基因疗法的安全性问题给这一领域的发展带来了不少挫折，但是每一次挫折都激发了科学家们开发出更安全的新策略。杰西·基辛格的去世让人们认识到腺病毒载体过度激发免疫系统反应的风险，但同时也催生了腺相关病毒（AAV）平台的建立和兴起。AAV激发的免疫反应远小于腺病毒，目前基于AAV载体的基因疗法Luxturna和Zolgensma都已经获得FDA的批准，在体内给药治疗遗传性眼病和脊髓性肌萎缩症。近日，基因疗法先驱James Wilson团队进一步开发出降低AAV基因疗法在背根神经节中毒性的新策略。
而在转基因的整合导致细胞癌变方面，最初的癌变病例出现在使用γ-逆转录病毒载体递送的基因疗法。在治疗X连锁严重合并免疫缺陷病（SCID-X1）患者的临床试验中，使用γ-逆转录病毒载体的基因疗法导致少数患者出现T细胞增生和死亡。这一挫折促进了慢病毒载体的使用以及更为安全的病毒载体设计。目前的慢病毒载体已经迭代到第三代，不但大幅度降低了载体可能出现的传染性，而且通过在载体中加入“隔离子”（insulator）进一步隔绝了转基因的启动子和增强子对周围基因的影响。
我们期待在医药产业不同成员的协作努力之下，基因疗法这一治疗模式会不断逾越现有的障碍，发挥全部治疗潜力。
注：本文旨在介绍医药健康研究，不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。
参考资料：
[1] bluebird bio Provides Updated Findings from Reported Case of Acute Myeloid Leukemia (AML) in LentiGlobin for Sickle Cell Disease (SCD) Gene Therapy Program. Retrieved March 10, 2021, from https:http://investor.bluebirdbio.com/news-releases/news-release-details/bluebird-bio-provides-updated-findings-reported-case-acute
[2] LentiGlobin for SCD Update. Retrieved March 10, 2021, from https:http://investor.bluebirdbio.com/static-files/275e6b0e-0990-407d-8fa4-645850cf0f37
[3] Amado ang Chen, (1999). Lentiviral Vectors--the Promise of Gene Therapy Within Reach? Science, DOI: 10.1126/science.285.5428.674.