Cell突破成果：新型AAV载体问世，三大优势让基因疗法更安全、更有效……

 

为提高基因治疗的有效性并降低肝毒性等副作用，Broad研究所和哈佛大学的研究人员开发了一种新型腺相关病毒（AAV）运载工具，研究成果9月9日发表在顶级期刊Cell上。

来源：Cell

这项研究主要针对遗传性肌肉疾病，此类疾病可选择的治疗手段非常有限。一些基因疗法利用AAV载体将功能失调基因的正常副本传递到细胞内，但在临床试验中发现，在神经肌肉疾病患者中，大量治疗基因都滞留在肝脏中，需要的载体剂量非常高，且往往导致严重的肝毒性等副作用。

Tabebordbar博士 （来源：Broad研究所官网；Credit : Allison Dougherty）

Tabebordbar博士等人发现的新型AAV载体被称作MyoAAV，利用团队开发的DELIVER（利用转基因 RNA 体内表达的 AAV 衣壳定向进化）平台获得。MyoAAV可将治疗性基因或CRISPR-Cas9基因编辑系统定向传递到肌肉系统。利用此项发现，研究人员以低剂量的病毒载体显著改善了小鼠的杜氏肌营养不良（DMD）和X连锁肌管性肌病（XLMTM）两种严重肌肉疾病。

 

来源：Broad Institute of MIT and Harvard

Tabebordbar等人从常见的基因治疗载体AAV9出发，在天然衣壳中添加氨基酸片段并注入小鼠和猴子体内，再对动物的肌肉组织进行测序以识别成功转基因的衣壳。Tabebordbar等人发现一组衣壳蛋白变体可在肌肉细胞中高度表达，他们选择了MyoAAV进行进一步测试。

 

与传统AAV9病毒载体相比，MyoAAV的优势主要为以下3点：

 

优势一：特异性靶向肌肉组

研究结果显示，在小鼠体内注射MyoAAV 1A后，与注射AAV9的小鼠相比，骨骼肌中荧光蛋白的转基因表达高出10-29倍，且进入肝脏的MyoAAV 1A数量也更少。

 

小鼠全身注射MyoAAV1A后高效转导至骨骼肌（来源：Cell）

Tabebordbar等人在DMD和XLMTM小鼠模型中使用MyoAAV 1A后均表现出积极的效果。结果显示在DMD小鼠中，与AAV9载体相比，携带CRISPR-Cas9基因编辑系统的MyoAAV 1A将骨骼肌中的缺乏肌营养不良蛋白表达提高至更高的水平。在XLMTM小鼠模型中，经过MyoAAV 1A载体治疗后小鼠都存活下来，并表现出与正常小鼠接近的活动水平。

优势二：剂量低，可减轻肝毒性等风险

肝毒性是基因治疗常见的副作用之一。2020年中，安斯泰来针对XLMT的AT132高剂量临床研究因出现肝功能衰竭等严重副反应被搁置。今年9月1日，因患者出现肝功能异常，FDA再次叫停AT132的低剂量临床研究。

 

9月2日-3日，FDA咨询委员会会议还就“AAV基因治疗的安全性”与多位治疗专家展开了讨论。会议期间，专家建议研究人员对患者先前存在的肝脏疾病进行更严格的筛查，以降低高剂量基因治疗对肝脏的影响。

 

Tabebordbar等人认为MyoAAV的两大特点可有效避免肝毒性，一是MyoAAV起到相同的治疗效果需要的剂量非常低，二是其不会在肝脏中滞留。

 

在对MyoAAV 1A的机制深入研究后，Tabebordbar等人又利用DELIVER平台筛选获得了二代载体MyoAAV 2A。结果显示与基于AAV9的基因疗法相比，MyoAAV 2A携带的基因可在小鼠不同肌肉组织中更广泛地表达。具体来说，在肌肉组织中的基因组数量提升12-46倍，而肝脏中的基因组数量降低2.5倍。

低剂量注射MyoAAV2A-CK8-微晶体蛋白后引起小鼠体内微晶体蛋白的广泛表达并显著恢复肌肉功能（来源：Cell）

值得注意的是，该研究中使用的载体剂量明显低于之前报道的XLMTM基因疗法动物研究。另外，该研究比安斯泰来基于AAV8载体的AT132临床研究使用剂量低100倍。

 

优势三：不局限于肌肉疾病，应用广泛

研究人员表示，这类载体的发现有革新多种肌肉骨骼疾病基因治疗方法的潜力。Tabebordbar补充道，通过选择在所需组织或细胞类型中表达转基因的变异体，DELIVER平台可以帮助获得衣壳变异体，以靶向任何所需细胞类型。

 

另外，该团队指出，较低的剂量要求也可以降低基因治疗的生产成本。诺华公司的AAV9载体脊髓性肌萎缩症（SMA）基因治疗药物Zolgensma定价为212.5万美元，是世界上最昂贵的药物。

 

目前，Broad研究所团队正在寻求行业合作伙伴，将MyoAAV载体推向临床。

 

参考资料：

[1] Mohammadsharif Tabebordbar et al. Directed evolution of a family ofAAV capsid variants enabling potent muscle-directed gene delivery acrossspecies. (2021).

[2] A new gene-delivery vehicle could make gene therapy for musclediseases safer and more effective.（来源：medicalxpress）

[3] As gene therapy safety faces scrutiny, Broad Institute proposes asafer and more efficient delivery tool.（来源：FierceBiotech）

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