好文分享 | 腺相关病毒(AAV)基因治疗的重复给药评价

近年来,随着基因治疗产品的成功上市,使用重组腺相关病毒载体(rAAV)进行基因治疗逐渐成为遗传病领域具有广泛应用前景的治疗技术之一。然而,人体的免疫系统会识别这些外来的病毒载体并且针对它们产生中和抗体,限制了其在临床中的广泛应用。

     腺相关病毒(Adeno-associated virus, 简称 AAV)最早在恒河猴肾细胞的培养物中首次发现是一种直径约20nm大小,只包含一条单链线状DNA基因和蛋白质衣壳无包膜病毒基因组约4.7-kb属于细小病毒科,Dependoparvovirus属。AAV病毒因其具备高效基因递送、组织趋向性和无明显致病性等优势,成为了目前基因治疗领域应用最为广泛使用的载体之一。临床研究表明,适应性免疫反应是降低AAV基因治疗效果或引发安全性问题的重要因素之一。因此,AAV病毒载体的广泛应用需要面对不可避免的技术难题:不能简单重复给药的问题。

    2022年3月16日,《Human Gene Therapy》杂志(IF=5.695)在线发表了题为“Evaluating Readministration of Adeno-Associated Virus for Gene Therapy”的综述文章,就基因治疗面对的重复给药问题展开讨论。
 

重组腺相关病毒(rAAV)是一种强有力的基因递送工具,然而体液和细胞免疫反应限制了其广泛的临床应用。因此,急需一种新的免疫调节策略来实现目的基因的长期稳定表达,进而使基因治疗重复给药成为可能。AAV载体体内注射后会引起强大的B细胞反应,而众所周知,针对AAV衣壳的中和抗体(Nabs)会阻碍AVV载体的重复用药。
然而,新生儿、儿童和患有退行性疾病的患者由于AVV载体的稀释或丢失,反而可能会从重复给药中获益。目前,一些研究正在使用高剂量的rAAV载体,以避免重复用药的限制。然而,大剂量的使用可能会引起严重的不良反应,并有可能导致诸如血栓性微血管病等危及生命的并发症。因此,涉及多个较低剂量的策略可能在不同的适应症中获得更好的治疗效果,同时减少发病率和不良反应。
为了解决AVV载体重复给药的局限性问题Zhong等建立了一套重复给药系统,通过在免疫正常的小鼠中传递载体化的CTLA4-IgCD40L-Ig,实现了rAAV8载体的反复全身性给药。他们使用 AAV CTLA4-Ig CD40L-Ig 载体单一给药,以降低 Nabs 水平,从而实现AAV 载体重复给药。在用含有绿色荧光蛋白目的基因的AAV重复给药后,可以观察到持续的基因表达。

临床上,CTLA4-Ig已获FDA批准,主要用于治疗类风湿性关节炎、幼年特发性关节炎和器官移植。据报道,CTLA4B7蛋白结合的亲和力是CD28的二十多倍,他们之间的相互作用导致了免疫反应的下降。此外,CD40配体(CD40L)蛋白在辅助性T细胞上表达,并通过与CD40蛋白(CD40)结合为B细胞提供刺激信号(如图1所示)。

图1 CD28/B7和CD40/CD40L阻断抑制免疫反应

2003有研究发现抗CD40L抗体在治疗狼疮性肾炎中有很好的效果此外,最近一项针对多发性硬化症患者的临床试验也证实了抗CD40L治疗的安全性和有效性,并导致CD25+T细胞和抗炎细胞因子增加。

几种有希望的策略已经被用来绕过针对AAV的免疫反应,从而实现AVV载体的重复给药。其中,利用改变衣壳突变体和血浆置换策略已经初步实现了这一目标。然而,这些策略仍有几点缺陷首先,新的衣壳突变体并不容易被发现,同时由于抗AAV Nabs具有高度交叉反应性,衣壳的切换会改变其组织嗜性。其次,通过血浆置换减少Nabs需要多个周期,可能不会被完全清除。

此外,血浆置换还有去除非AAV特异性抗体的额外风险,这可能使患者容易受到感染。因此,Bertin等人在小鼠模型中利用AAV特异性血浆吸附柱来清AAV-Nab,从而实现了AVV载体的重复给药。另一种策略是通过添加空壳来吸收Nabs但其应用效率并不可控Mingozzi 等人的研究表明,加入具有突变受体结合位点的空衣壳可吸收 Nabs,并允许以剂量依赖的方式进行转导。

与之相反,Monahan等人的研究则表明目的基因的表达不受空衣壳的影响。另外,高剂量的AAV也被用于吸收Nabs并达到更高的转导效率。然而,高剂量的载体可能会引发抗囊性T细胞反应,低滴度的抗体可以中和大剂量的载体。另一种有希望的方法是利用免疫球蛋白降解酶(IdeSIdeZ)。IdeS处理导致总IgG和抗AAV8 IgG的降解,在小鼠模型和非人类灵长类动物中实现了载体的重复给药。

此外,Elmore等人成功地利用IdeS同系物IdeZ,在非人灵长类动物和Nabs的小鼠中实现AAV转导。但是,健康受试者和接受移植物移植的病人对IdeS治疗的耐受性良好,没有导致毒性或增加感染的风险。

抑制免疫反应是AAV治疗重复给药的替代策略。在一些临床试验中,利用抗CD20抗体利妥昔单抗去除活化的B细胞在降低Nabs水平方面展示出了令人鼓舞的结果。然而,使用免疫抑制剂药物治疗存在全身免疫抑制、调节性T细胞(Treg)抑制的风险,并且无法完全清除高滴度的Nabs

此外,AAV和包裹雷帕霉素的合成疫苗(SV[rapa])的联合给药可调节载体的免疫原性,使得在小鼠和非人灵长类动物中重复给药成为可能SV[rapa]对抗体形成的抑制作用对于共同AAV载体具有选择性。此外,SV[rapa] 的使用导致B细胞T细胞活化减少,并被 CD25+ T细胞消耗抑制,增强Tregs在免疫调节中的作用。

Zhong等人的研究结果类似,其他研究团队也证明 CD40/CD40LCD28/B7阻断的联合作用可以减轻炎症反应。此外,通过使用抗CD40LCTLA4-Ig,可实现腺病毒载体目的基因的长期稳定表达。因此,利用共刺激阻断可以减轻对AAV载体的免疫反应,并允许重复给药。Halbert人的研究表明,AAV载体和瞬时CTLA4-Ig和抗CD40L治疗可防止Nabs的形成,并在小鼠模型中实现了重复给药。

在另一项研究中,Lorain等人的结果显示,使用多种免疫抑制剂药物并不能抑制anti-AAV1Nabs,而短暂的CD28/B7CD40/CD40L阻断导致anti-AAV1 IgG抑制anti-AAV1 IgM的降低。此外,在营养不良小鼠模型中,第二次注射对侧肌肉后实现了目的基因的表达。Frentsch等人利用CTLA4-Ig抑制了针对AAV8的细胞和体液免疫反应,即使在施用高剂量的AAV后,仍可以再次注射Factor IX

这些研究与Zhong等人的研究结果不一致,因为前者只进行了短暂的免疫抑制,后者则构建了AAV载体来表达CTLA4-IgCD40L-Ig基因克服重复给药的难题,有助于以AAV病毒载体为代表的基因疗法的广泛应用。(参考文献略)

参考文献:

  1. Motahareh Arjomandnejad and Allison M. Keeler. Human Gene Therapy. Mar 2022.218-220. 
  2. DOI: 10.1089/hum.2022.29204.mar PMID: 35294310
翻译及编辑:
基因狐
 
 
 
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