陸英明點評 | 基因療法：眼部疾病治療革新者

一些常見的眼部疾病，如年齡相關性黃斑變性和視網膜色素變性都會損害感光細胞，導致嚴重的視力喪失，其中年齡相關性黃斑變性是老年人致盲的重要原因。

對於這類疾病，研究者們從視網膜再生入手，開發了多種方法，但這些方法都面臨著諸多挑戰。例如，視網膜假體需要侵入性手術和可穿戴設備。而其它基於光遺傳技術的視蛋白替代療法需要增大光線強度才能達到信號轉導所需的閾值，但是強光有可能進一步損害視網膜。

10月22日，美國Nanoscope Technologies公司在Nature子刊Gene Therapy上發表了一篇論文，研究人員通過將新開發的MCO1視蛋白遞送到完全失明小鼠視網膜中的雙極細胞中，成功使小鼠恢復重要的視網膜功能和視力。

來源：Gene Therapy

視蛋白對於視覺感知必不可少。在正常眼睛中，視蛋白在視網膜中的視杆細胞和視錐細胞（兩種感光細胞）中表達。當感光細胞受到光刺激時會發出信號，並通過視神經把這個信號傳遞到大腦中的神經元，從而產生視覺。

而在視網膜黃斑變性和視網膜色素變性等疾病中，儘管感光細胞可能不再完全發揮作用，但雙極細胞等其它視網膜神經元仍保持完整，這使其成為靶細胞的合理選擇。

在這項新研究中，科學家們設計了一種對環境光（<10 µW/mm2）敏感的視蛋白MCO1，通過不同劑量的AAV2攜帶MCO1（vMCO1）到靶細胞中。使用失明小鼠模型評估這一療法的長期療效和安全性顯示，MOC1在遞送後6個月內持久表達。

不同劑量vMCO1處理後失明小鼠視網膜中MCO1表達的動力學（來源：Gene Therapy）

這種持久表達與小鼠行為顯著改善有關。在小鼠玻璃體內注射vMCO1後的4至8周內，在兩種視覺導向行為分析（放射狀水迷宮和視動反應）中可以觀察到所有失明小鼠的光敏性發生增強。

在環境光水平下，經vMCO1治療小鼠的視動反應有所改善（來源：Gene Therapy）

此外，在注射vMCO1後6個月，小鼠血漿或玻璃體中的抗炎細胞因子沒有顯著增加，中和抗體的水平也沒有顯著增加。並且vMCO1治療未出現脫靶效應，只有雙極細胞表達了MCO1視蛋白，顯示出了這一療法良好的安全性。

注射vMCO1的小鼠玻璃體中沒有檢測到炎症反應，血漿中也沒有檢測到免疫應答（來源：Gene Therapy）

這種療法一次性注入眼內，無需任何硬體設備。MCO1對環境光敏感，因此不需要將強光照射到眼睛中。而且用MCO1進行治療並不需要感光細胞保持存活，因此可以用來治療更廣泛的視網膜變性疾病。

「這種療法的優點在於它的簡便性。雙極細胞位於感光細胞所在處的下遊位置，當把視蛋白MCO1基因添加到視網膜的雙極細胞中時，光敏性就會恢復。」論文通訊作者、Nanoscope創始人Samarendra Mohanty博士說道。據悉，該公司計劃今年晚些時候進行這一療法的臨床試驗。

專家點評

紐福斯 CEO 陸英明博士

研究亮點

通常，視錐杆細胞的死亡被認為是視網膜疾病導致失明的主要原因。Nanoscope的最新研究顯示了雙極細胞具有多重特性的表達功能，可表達視蛋白，尤其在環境光下具有恢復視力的潛力。此項研究發現，盲鼠注射vMCO1後表現出明顯的與光反應有關的電生理信號和行為變化，而且無治療相關的安全性問題。血液和組織檢查沒有發現治療引起的炎症跡象，並且該治療無脫靶效應。此外，接受vMCO1治療的小鼠在注射8周後其視覺運動反應在環境光水平下得到改善。

這些數據表明，該研究找到了一種能使雙極細胞替代受損光感受器工作的方法，為視網膜退化的潛在治療提供了一個新的切入點。這種AAV療法有可能幫助患者實現至少20/60的視力，並且由於 MCO1 對環境光敏感，因此與其它視蛋白替代療法相比，具有無需使用強光照射眼睛的優勢。

獨特優勢

眼睛，尤其是視網膜會成為基因治療極有利的目標部位，原因主要包括以下三點：1）眼睛是一個相對"免疫豁免"的空間（即該組織環境可以耐受外源引入的抗原，而不產生炎症免疫反應）；2）封閉系統可最大限度地減少全身或組織的暴露；3）與系統給藥相比，低載體劑量只帶來輕微的生產負擔。

與早期研究的病毒載體相比，目前基因治療中常用的AAV在眼睛中具有廣泛的向性和低免疫原性。而有限大小的玻璃體空間可有效轉導視網膜細胞信號，為AAV向視網膜細胞輸送正常基因提供了有利的環境。AAV2是第一個人類識別的AAV血清型，可有效地轉染各類視網膜神經元，已在動物模型和人類中顯示出安全性和實用性，為目前尚無有效治療方法的視網膜疾病研究提供了充足動力。

與其他類型的眼部疾病治療方式相比，基因治療由於清晰的病理生理機制，可通過修復變異蛋白的功能，對治療單基因病具有很大的潛力。除了單基因眼病外，基因療法還有望長期持續表達治療性分泌蛋白，以解決更普遍的非遺傳性視網膜疾病，如AMD。

對於已有生物製劑為標準療法的眼部疾病，基因治療還可以降低重複玻璃體內注射（IVT）的頻率。傳統療法通常每4-8周一次，以保持足夠的眼內濃度，這給護理人員和患者都帶來了極大負擔，但基因療法可通過單次注射達到抗血管生成蛋白的持續表達，從而提高患者依從性和治療效果。此外，頻繁的IVT注射會增加發生注射相關不良事件的風險，包括眼內炎、出血、視網膜脫落和暫時性眼壓升高。

未來挑戰

放眼未來，創新的AAV病毒衣殼和AAV病毒學研究對於推動該領域的發展至關重要。一方面，AAV載體的主要問題是體積小，其允許的有效裝載量僅有約5kbp的大小。其次，通過玻璃體內注射（臨床實踐常用）AAV的組織滲透是治療影響外視網膜的視網膜疾病的關鍵挑戰。另一大挑戰是病毒的生產量，我們必須找到可擴展的生產方法去解決成本問題，使藥物以經濟的方式被生產出來，例如減少處理流程或探索和改進衣殼的生產或轉染效率。

改進AAV載體設計和開發，以提升其靶向性並允許降低劑量以達到有效體內療效是領域內很多團隊正在追求的目標。雖然目前用於臨床試驗的大多數AAV仍是天然血清型，但通過機器學習、衣殼改組或定向進化的各種工程改造型AAV已在臨床前研究中顯示出很大希望，並將在不久後進入臨床試驗。

此外，值得關注的是，儘管視網膜下給藥已被證明在大多數患者中耐受性良好，如LUXTURNA®已被獲批治療RPE65突變患者，但在個別研究患者中仍出現了嚴重的程序相關性併發症，包括眼內炎、黃斑裂洞和視力降低。因此，領域內的研究者也在探索創新的基因治療給藥方法。其他更安全、更方便的遞送方法（如脈絡膜上腔注射）正在溼性AMD和糖尿病視網膜病變的試驗中接受評估。

關於我們

紐福斯的創始人李斌教授早在2008年就堅定了開發眼部疾病基因療法的決心，並於2011年起，在9例患有ND4突變相關的Leber遺傳性視神經病變（ND4-LHON）的受試者中進行了中國第一個研究者發起的基因治療臨床試驗（IIT-1）。2016年，李斌教授團隊在Nature子刊 Scientific Reports上公布了該試驗良好的安全性、有效性和3年的長期隨訪結果。也是在這一年，為了推動該療法的臨床轉化，李斌教授創辦了紐福斯，且對AAV2-ND4基因治療產品的生產工藝進行了優化，為2017年的IIT-2試驗做準備。

今年5 月，我們在美國基因和細胞治療學會（ASGCT）第23屆年會上公布了IIT-1 研究中實現的長達7年以上的有效臨床響應持久性，平均最佳校正視力（BCVA）改善為~0.6 LogMAR。而IIT-2 研究（159例受試者包括10例阿根廷受試者）中12個月的平均BCVA改進為 ~0.56 LogMAR。兩項AAV2-ND4 IIT研究中觀察到的療效、安全性和持久性數據為治療LHON和其它可能的遺傳性失明提供了基礎。今年9月底，LHON AAV2-ND4基因療法已被美國FDA授予了孤兒藥物認定，目前，公司團隊正在進行AAV2-ND4 在中國和美國的IND申報。我們相信，在領域內同仁的共同努力下，基因療法定會為革新眼部疾病治療書寫新的篇章。

參考資料：

1# Batabyal, S., Gajjeraman, S., Pradhan,S. et al. Sensitization of ON-bipolar cells with ambient light activatable multi-characteristic opsin rescues vision in mice. Gene Therapy (2020)

2# Wright W W , Gajjeraman S , Batabyal S , et al. Restoring vision in mice with retinal degeneration using multi characteristic opsin. Neurophotonics (2017)

3# Scientists use gene therapy and a novel light-sensing protein to restore vision in mice（來源：National Eye Institute）