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慢病毒基因疗法治疗重症联合免疫缺陷疾病ADA-SCID

作者:Magigen

重症联合免疫缺陷病(SCID)主要有两种类型,一种是由腺苷脱氨酶(ADA)缺陷引起,简称ADA-SCID,属于常染色体隐性遗传病,另一种由白介素2受体(IL-2R)缺陷引起,属于伴X染色体隐性遗传病。

ADA-SCID是一种危及生命的疾病,由于淋巴细胞减少、生长迟缓、反复和机会性感染,通常在儿童出生后的头几年致命。非免疫学特征包括骨骼异常、神经功能缺损和肝脏功能障碍。ADA-SCID导致的严重联合免疫机能丧失,是一种罕见的危及生命的原发性免疫缺陷。

这种疾病后来被称为“泡泡男孩病”(bubble boy disease),因为20世纪70年代的一个案例,一名德克萨斯州男孩在一个保护性的塑料泡泡里生活了12年,以隔离细菌。因为大约20种不同的基因缺陷(影响男孩和少数女孩),会导致这类疾病。

科学家一直在努力寻找最新的基因疗法攻克这个疾病。


ADA-SCID基因疗法最新进展

近日,在《新英格兰医学杂志》上发表的一项研究成果,为ADA-SCID患者带来了曙光。

文章的题目是:

Autologous Ex Vivo Lentiviral Gene Therapy for Adenosine Deaminase Deficiency

该项研究的主要合作者是加州大学洛杉矶分校的Donald Kohn博士和Great Ormond Street医院(GOSH)的Claire Booth博士。

研究结果显示,50名接受实验治疗的儿童中,除了2名之外,其余都有健康的抗细菌能力。

推出基因疗法OTL-101治疗ADA-SCID的Orchard Therapeutics公司宣布,患者在接受一次基因疗法治疗后2-3年的生存率为100%,超过95%的患者无需使用其它疗法来控制他们的病情。


由腺苷脱氨酶(ADA)缺乏症(ADA-SCID)引起的严重联合免疫缺陷是一种先天性代谢错误,会导致腺苷和脱氧腺苷的积累、DNA合成和修复的抑制、以及胸腺细胞发育的实质性异常。ADA-SCID患者患有严重的淋巴细胞减少症,免疫功能受损和无法存活,如果不进行治疗,则在2岁时死于感染。

专家指南建议患者最初接受聚乙二醇化ADA(PEG-ADA)的酶替代疗法。但是,由于长期的酶替代疗法无法提供完全的免疫重建,因此建议将异基因造血干细胞移植(HSCT)或自体造血干细胞基因疗法作为更明确的治疗方法。

理想情况下,HSCT是用来自HLA匹配的相关供体的细胞进行的,但是这种供体仅可用于约20%的患者。HSCT的主要风险是移植物抗宿主病,通常用有效的免疫抑制药物治疗,从而增加感染和并发症的风险。

另一种治疗方法是离体自体造血干细胞基因治疗γ-逆转录病毒载体,于2016年在欧洲获得批准。然而,在涉及原发性免疫缺陷患者的临床试验中,使用γ-逆转录病毒载体已导致与载体相关的白血病和由插入性肿瘤发生引起的骨髓增生异常事件。最近,一名ADA-SCID患者接受了γ-发现逆转录病毒载体基因疗法,在基因疗法后约4.7年,患上淋巴样T细胞白血病。

我们开发了一种自失活慢病毒载体EFS-ADA LV,其中长末端重复增强子-启动子被删除,内部“缩短”的人类延伸因子1α 插入基因启动子,以驱动密码子优化的ADA互补DNA转基因的表达。该启动子的反式激活潜力大大低于γ-逆转录病毒启动子。在这项研究中,我们评估了由自体CD34+造血干细胞和祖细胞(HSPCs)组成的研究性慢病毒基因治疗的安全性和有效性,这些细胞已经用EFS-ADA LV离体遗传修饰。


ADA-SCID基因疗法的实施方法


我们用一种由自体CD34+造血干细胞和祖细胞(HSPCs)组成的研究性基因疗法,治疗了50名患有ADA-SCID的患者(其中30名在美国,20名在英国),通过编码人ADA的自身失活慢病毒载体体外转导。

对来自两个美国的研究数据(其中使用新鲜和冷冻保存的制剂)进行24个月的随访,与来自英国研究数据(其中使用新鲜制剂)一起进行36个月的随访,进行分析。


基因疗法设计和监督


我们对在美国进行的两项前瞻性、非随机、1-2期临床研究的数据进行了综合分析,并对在英国进行的一项非随机、前瞻性1-2期临床研究进行了单独分析,旨在评估ADA-SCID患者自体研究慢病毒载体介导的基因治疗的安全性和有效性,该载体由在体外、经过EFS-ADA LV修饰的CD34+HSPC组成。病毒载体的详细信息已经在之前发表过,补充方法部分和补充附录中的图S1提供了描述,可在NEJM.org上获得本文的全文。美国研究中的患者于2013年至2017年期间,在加利福尼亚大学洛杉矶分校和马里兰州贝塞斯达国立卫生研究院接受治疗,英国研究中的患者于2012年至2016年期间,在伦敦大奥蒙德街医院接受治疗。

基因治疗ADA-SCID病毒载体EFS-ADA LV结构图

图。 EFS-ADA LV结构图


患者选择

被诊断为ADA-SCID、且年龄在1个月或以上且缺乏HLA匹配兄弟姐妹的儿童(或相关捐赠者[在美国研究中使用冷冻保存制剂])有资格参加两项美国研究之一;参加英国研究需要确诊为ADA-SCID,年龄小于5岁或5至15岁,有胸腺功能,并且没有匹配的HSCT相关供体。

根据当地独立伦理委员会或机构审查委员会的指导,从患者或其监护人处获得书面知情同意。


基因疗法步骤


细胞产品制造和移植

在美国的研究中,利用EFS-ADA LV,来自骨髓的CD34+HSPC被富集,用于转导 。

在英国的研究中,通过骨髓采集(3名患者)或使用活化的外周血(17名患者),获得CD34+HSPC。

最低目标产量,至少为1×106个CD34+细胞/每千克体重(在美国研究中使用新鲜制剂),2×106个CD34+细胞/每公斤体重(在美国研究中使用冷冻保存制剂)和4个×106个CD34+细胞/每公斤体重(在英国研究中)。

所有患者在干细胞收获后, 均接受非清髓性体重调整的白消安调理。富集后,用EFS-ADA LV转导CD34+HSPC,并在静脉内输注前, 评估无菌性、细胞计数和活力。在使用冷冻保存制剂的美国研究中,转导的HSPC在解冻用于输注之前,被冷冻保存。在整个调理、转导的HSPC输注和血液学重建过程中,监测所有患者的安全性措施。从诊断之日起至治疗后30天,患者接受PEG-ADA酶替代治疗。


实验结果

在24个月和36个月的所有研究中,总生存率为100%。12个月时,无事件生存率(在没有重新开始酶替代疗法或异基因造血干细胞移植的情况下)分别为97%(美国研究)和100%(英国研究);在24个月时,分别为97%和95%;和36个月时的95%(英国研究)。在美国研究中,30名患者中的29名和英国研究中20名患者中的19名持续植入基因修饰的造血干/祖细胞HSPC。

患者持续代谢解毒,并使ADA活性水平正常化。免疫重建是稳健的,美国研究中90%的患者和英国研究中100%的患者分别在24个月和36个月时,停止免疫球蛋白替代治疗。没有发现单克隆扩增,白细胞增生并发症,或出现具有复制能力的慢病毒的证据,也没有发生自身免疫或移植物抗宿主病的事件。

大多数不良事件是低等级的。

接受治疗的过程不会干扰孩子们的日常生活,上学什么的都不受影响,而且不用担心任何感染会危及生命。

另外两个没有得到基因治疗的孩子,后来成功进行了骨髓移植。医生表示,需要更长的时间,才能知道这50人中是否有人被治愈,但到目前为止,他们似乎状况良好。(对此,美格君由衷地感谢科学家的伟大!)


结论

体外慢病毒HSPC基因治疗ADA-SCID,可使ADA的持续表达、代谢纠正和功能性免疫重建,获得高的总体存活率和无事件生存率。


安全终点

安全性终点指标是不良事件和严重不良事件的发生率和等级,包括检测具有复制能力的慢病毒或克隆扩增。当单个位点在两个不同的情况下占总整合的30%以上时,载体整合位点分析的结果被认为是异常的。主要疗效终点是12个月时的总生存期和无事件生存期以及植入和由此产生的免疫和代谢作用。无事件生存被定义为在不重新开始PEG-ADA酶替代疗法或抢救同种异体HSCT的情况下生存。关键的次要终点指标包括24个月(所有研究)和36个月(仅英国研究)的总生存期和无事件生存期、以及转基因HSPC植入,ADA酶活性和脱氧腺苷代谢物解毒,免疫重建和感染的测量。感染相关是严重感染和机会性感染发作,分别定义为导致或延长住院时间的感染和记录的机会性病原体感染。


什么是慢病毒?


慢病毒,英文名是Lentivirus, or "viral vector,其中Lenti-在拉丁文中有慢的意思慢病毒属是逆转录病毒科下的一个属,包括8种能够感染人和脊椎动物的病毒,原发感染的细胞以淋巴细胞和巨噬细胞为主,感染个体,最终发病。慢病毒感染的显著特点是感染个体在出现典型的临床症状之前,大多经历长达数年的潜伏期,之后缓慢发病,因此这些病原体被称为慢病毒。慢病毒载体是以HIV-1(人类免疫缺陷I型病毒)为基础发展起来的基因治疗载体。区别一般的逆转录病毒载体,它对分裂细胞和非分裂细胞均具有感染能力。

常见的慢病毒有人类免疫缺陷病毒(HIV)、猴免疫缺陷病毒(SIV)、马传染性贫血(EIA)、猫免疫缺陷病毒(FIV)等,这些都是慢病毒属。


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