新闻和活动

前言

近日，药明康德毒理部眼科学团队负责人周咏东博士，在期刊OPHTHALMIC DRUG DELIVERY上发表了一篇题为《Why gene therapy is perfect for treating ocular diseases》的综述，与大家讨论了基因治疗在眼科的应用、优势和挑战。今天这篇文章，小编将为大家带来其中的精彩内容回顾。

人类基因组计划为人类描绘了一幅基因蓝图。研究人员首次可以根据患者基因组成中特定基因的存在与否来识别疾病。随着相关知识的增长，研究人员对遗传性疾病的机制的理解和治疗疾病所需技术的发明也随之增长，其中有些技术曾经被认为是无法实现的。

基因治疗作为一种治疗选择自2008年以来得到了蓬勃发展，到2021年上半年，全球活跃的细胞和基因治疗的开发者数量已经达到了1195家。同期，由私营公司、政府和学术机构赞助的临床试验数量暴增了2600项。在这些试验中，243项已经进入到了临床3期。^[1]

眼部疾病就是这样一个随着基因治疗的发展而受益匪浅的群体。两种眼部特征使得基因治疗在眼科应用具有优势，在某些情况下，也是眼科某些遗传性疾病、肿瘤和病毒感染的唯一治疗选择。也就是说，药物研发者和实验室合作伙伴必须了解这种新型疗法和已经遇到的挑战。

人眼的两个特征使其成为成功的基因治疗的一个很好的选择。无论某种疾病是否需要基因替代、调控、抑制或生长，研究人员都会对载体进行改造，将合适的遗传物质输送到眼部微环境中的正确位置。载体可以是DNA、细菌或病毒，经改造后整合到染色体（比如逆转录病毒）或细胞核（比如质粒DNA）中。眼部疾病患者可以通过药物手段（即滴眼液或口服药物）或注射到特定的位点来接受载体。无论研究人员使用哪种方法，最终的目标都是传递一个新的基因，帮助生成一个有功能的蛋白质来改善视力。

除了中枢神经系统、胎盘和胎儿以及睾丸，人眼也享有免疫赦免。这样当组织移植物或外来抗原置于具有免疫赦免的部位时，可以在免于免疫系统攻击或损毁宿主器官的情况下存活并茁壮成长。这种免疫赦免的发生是因为这些部位不与体循环直接接触，因此受到保护，不对外来抗原如疾病或病毒载体产生强烈的免疫反应。研究人员认为免疫赦免是一种进化保护措施，从而保护特定部位免受炎症和潜在器官衰竭的影响。以眼睛为例，炎症可引起视力损害，载体的排斥可导致视力完全丧失。

研究人员首先将眼部免疫赦免视为一种实验现象，可以用眼睛独特的解剖特征来解释。专家们并不完全了解免疫赦免的复杂性，但他们知道眼部微环境通过抗炎蛋白和神经肽来控制眼内抗原。^[2]

眼前房、视网膜下腔和玻璃体腔均享有免疫赦免，因而是眼部基因治疗的良好选择部位。同样重要的是要注意，免疫赦免有助于避免眼睛对外来抗原的严重炎症反应，但试验研究中它并不是完全没有反应。研究人员和药物研发人员在进行基因治疗时，应该为一定水平的免疫反应做好准备，但持续时间和严重程度应该小于其他部位。

人类基因组计划对人类DNA中约3万个基因进行了测序和定位。其中55个基因已在人眼中分离，118 个视网膜疾病位点已被定位。[3]

在这些被分离基因中的许多突变都是导致视网膜色素上皮(RPE)和光感受器 的结构和功能受损。RPE细胞和光感受器损伤导致许多退行性疾病，包括年龄相关性黄斑变性（老年患者视力模糊或丧失）、视网膜色素变性（夜间视力、周边视力和最终中心视力的丧失）和Stargardt病（一种导致儿童和年轻人视力丧失的遗传性疾病）。眼组织的可及性、具有较多基因缺陷性疾病，再加上各种新的给药途径发展，都为研究人员治疗眼部疾病提供了很多治疗策略。

常见的眼部基因治疗包括基因替代、抑制或增强。疾病的机制（即分子或细胞过程的缺陷）决定了治疗该疾病的成功方法。

如果单一突变引起疾病，基因替代往往是最好的治疗方法之一。这不仅仅是因为基因替代是最常见的基因治疗形式，也有下面的例子为证。科学家Jean Bennett和Katherine A High应用了基因替代疗法来治疗RPE65基因存在一个突变的患者，来逆转Leber先天性黑曚这种导致失明的遗传性疾病。该疗法将未受损的 RPE65基因拷贝递送到视网膜细胞，然后产生恢复视力所需的特定蛋白。Bennett和High的这项研究成为了美国FDA首次批准的基因治疗。^[4]

但是如果一个致病突变具有显性表达或导致过度表达，研究人员是可以利用小干扰RNA来抑制它。最后，对于具有多种突变的基因和其他致病风险因素的疾病（如像青光眼或年龄相关性黄斑变性这样的神经退行性疾病），可以通过腺相关病毒(AAV)载体引入各种保护因子，来增强抵御疾病的相关蛋白的表达。AAV 载体是具有吸引力的可选载体，因为它们不会导致已知的疾病，产生的免疫反应也很轻微。

无论用基因疗法治疗的是遗传性或获得性眼部疾病，不论具体的复杂性，它们的基本程序和原则是相似的。在超过350种遗传性眼病中，那些只是单一突变基因的——如无脉络膜症（男性进行性视力丧失）和以下疾病的各种亚型：色盲（色觉障碍）、视网膜色素变性和Leber先天性黑曚——基因治疗有明显优势。用一个功能完善的基因来替代缺陷基因，往往为研究人员和患者提供了一种他们曾经认为无法实现的治愈方法。

相反，获得性眼部疾病具有完全不同的机制，需要更复杂的治疗。引发这些疾病的分子和细胞过程会包括不同的遗传和环境因素。研究人员可以在多个位点通过一系列病毒和非病毒载体来修饰或调控基因，增强或抑制相应的基因功能。对于眼部获得性疾病，其治疗策略类似于含有多个突变位点和其他致病因素的遗传性疾病，如年龄相关性黄斑变性。这样的治疗策略不一定是针对某个特定的致病基因，而是通过导入产生某个保护因子的基因或者拮抗某个致病因子的基因来间接起到治疗作用。因此，基因治疗也可以成为传统药物治疗途径的一种补充，尤其是那些需要长期服用药物或者营养保护因子的病人。

基因治疗是一种具有产生突破性治疗成果潜力的切实可行的治疗方案；然而，它还远远不是一个唾手可得的确切工程。特别是当处理一个像眼部微环境这样精细敏感的部位时，研究人员在决定对其眼病患者进行基因治疗的可行性时，必须考虑三个因素。

这个问题的答案需要两个考虑因素。首先，研究人员如果在患病早期的病人身上试验，成功的可能性更大。这意味着有可能要对幼儿进行侵入性和潜在风险的遗传性眼部疾病手术治疗。其次，出于临床试验考虑，对症状最严重的患者群体进行治疗又是有利的。因为视力为 20/200 或以下的患者即使有少许的视力改善，也会鼓舞人心；而试验效果没有明显改善或有些副作用，也不至于对此类患者带来非常大的视力改变和生活影响。

选择合适的载体和给药途径对于最大限度地提高眼部基因治疗的安全性和有效性至关重要。大量的研究人员已经放弃了腺病毒和慢病毒，因为它们具有很强的免疫原性和导致肿瘤的倾向，尽管它们是有效的和具有携带较大基因的能力。极低的免疫原性和致病性使 AAV成为了较为常用的病毒载体，但它只能携带较小的基因。^[5]

研究人员可以通过建立非病毒载体，使其安全地携带更大的基因，但相较于病毒载体来说，它的有效性和持久性要差。

给药途径是另一个需要克服的挑战。滴眼液、玻璃体腔内注射（即将药物注射于玻璃体内抵达视网膜）和其他用药方案可成功治疗某些疾病。但是对于遗传性视网膜疾病，视网膜下腔注射是向靶细胞递送AAV并最终获得成功的最有效方法。这是一种需要手术干预的复杂手术，会增加风险——手术侵入性越大，免疫反应越大，并可能出现包括视网膜脱离和玻璃体出血在内的并发症。可以采取一些策略来减少视网膜下腔注射存在的风险，但其有效性取决于许多因素，包括适当的患者选择和临床医生的手术经验。

值得重申的是，病毒载体将有毒病毒引入眼部微环境。眼部的免疫赦免减轻了免疫反应，但不是所有的毒性。研究人员必须继续精炼他们的配方和剂量，以确保可接受的毒性水平。否则可能导致严重的炎症、高毒性，和在某些情况下增加视力丧失。患者的病情、年龄和视力丧失的严重程度和手术的风险都有助于决定采用病毒或非病毒载体策略。

一批新药研发者和数十亿的投入证明了行业对基因治疗用于眼部疾病、肿瘤、和病毒感染的巨大信心。而一些新的用药途径也极有可能发明更多令人兴奋的治疗方法。例如脉络膜上腔 (SCS) 注射是一种新的靶向给药途径，有望递送比目前可用浓度高10倍的药物浓度到达眼底，同时避免一些特定的并发症。^[6]

其作为治疗方法的可行性当然将取决于疾病靶点和患者。同样，对于开发更强大、更有效的非病毒载体的进一步研究将增加新的疗法，并减少对于毒性和其他副作用的担忧。

虽然基因治疗可能提供一些改变了游戏规则的崭新的解决方案，但并非没有风险。为每位患者选择正确的治疗路径和给药方法将对于控制免疫反应、降低毒性和最终改善视力至关重要。药物开发商和他们合作的实验室合作伙伴不能忽视或低估这每一步带来的挑战。

周咏东博士是苏州药明康德眼科学部的负责人、高级主任。他是一名拥有21年临床诊疗和手术经验的眼科专家。周咏东博士曾有十年时间供职于位于美国新奥尔良的路易斯安娜州州立大学神经暨眼科中心，担任助理教授，并在位于洛杉矶的著名的杜黑尼眼科中心眼科影像处理分析中心担任阅片科负责人和研究员。在眼科的临床前探索性研究、动物模型开发应用和对于新药、新技术及新设备的临床研究方面都有着丰富的经验。

药明康德测试事业部（Laboratory Testing Division, LTD）是全球药物研发和医疗器械全方位测试平台，提供一流的测试解决方案，赋能科学家把理念转化成高效的医疗健康产品，加速从科研到临床及应用的转化，造福广大民众。测试事业部建设了三个测试平台——新药研发及全球申报一体化平台(WuXi IND , WIND) 、临床药物研发和医疗器械测试平台。我们提供药代动力学、毒理学、生物分析和医疗器械测试服务，并和药明康德各部门紧密合作，旨在为客户提供一站式服务。尤其对全球IND/NDA申报项目，我们提供全套测试和文件服务，或定制个性化研究方案，旨在满足客户的各种需求。