非病毒基因療法取得突破：DMD患者抗肌萎縮蛋白水平提升超1000%

近日，由北京大學(xué)深圳研究生院、深圳灣實驗室、美國MD Anderson癌癥中心、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院深圳醫(yī)院、深圳醫(yī)學(xué)科學(xué)院粵港澳大灣區(qū)國際臨床試驗中心以及上海思珀諾因生物科技有限公司等機構(gòu)組成的跨國科研團隊在國際權(quán)威期刊《Nature Biomedical Engineering》上發(fā)表了具有里程碑意義的研究成果。

該研究首次系統(tǒng)性驗證了基于工程化細胞外囊泡（EVs）的非病毒（non-viral）基因治療策略，通過靜脈給藥將全長抗肌萎縮基因（full-length dystrophin gene）精準遞送至骨骼肌組織，并在DMD基因敲除小鼠以及非人靈長類動物（NHPs）中實現(xiàn)長期、安全的蛋白表達與顯著的功能改善。

01 DMD治療的核心挑戰(zhàn)

杜氏肌營養(yǎng)不良癥（DMD）是一種由X染色體上抗肌萎縮基因突變引起的嚴重遺傳性神經(jīng)肌肉疾病，全球發(fā)病率約為每3,500名男性新生兒中1例。現(xiàn)有療法在延緩或阻止進行性肌肉退化方面仍存在明顯局限性，患者的病情往往最終進展至呼吸衰竭并早逝。近年來，多項AAV基因治療DMD的臨床試驗中相繼出現(xiàn)嚴重的病毒免疫反應(yīng)和器官毒性事件，包括輝瑞（Pfizer）、Sarepta、Astellas等公司的臨床研究均報告了嚴重不良事件，部分試驗中出現(xiàn)患者死亡案例，引發(fā)了學(xué)術(shù)界和監(jiān)管機構(gòu)對AAV基因療法安全性的廣泛關(guān)注，也凸顯了開發(fā)更安全、可支持重復(fù)給藥的非病毒基因治療技術(shù)的迫切需求。

02 研究創(chuàng)新：基于細胞外囊泡的非病毒基因治療平臺

在本項研究中，研究團隊開發(fā)了一種新型的非病毒基因治療平臺，利用工程化細胞外囊泡（EVs）作為遞送載體封裝全長抗肌萎縮基因，并實現(xiàn)對骨骼肌組織的靶向遞送。該平臺可通過靜脈注射實現(xiàn)全身給藥，從而克服局部給藥在臨床應(yīng)用中的局限性。

與AAV基因療法相比，該EV基因治療平臺的關(guān)鍵優(yōu)勢：

• 完全非病毒，從機制層面降低病毒載體相關(guān)免疫原性和毒性風險；

• 可遞送全長抗肌萎縮基因，突破因AAV載體容量限制而無法遞送全長治療基因的技術(shù)瓶頸；

• 支持重復(fù)給藥，突破AAV療法因載體免疫原性導(dǎo)致的單次給藥限制；

• 更適用于DMD這類需要長期、持續(xù)蛋白補充的慢性遺傳性疾病及其他罕見病。

03 動物實驗數(shù)據(jù)扎實：持續(xù)表達與顯著功能改善

在《Nature Biomedical Engineering》發(fā)表的論文中，研究團隊展示了具有說服力的臨床前數(shù)據(jù)：在DMD基因敲除模型小鼠體內(nèi)，經(jīng)EV遞送的全長抗肌萎縮基因在骨骼肌中實現(xiàn)持續(xù)且穩(wěn)定的蛋白表達，并顯著改善小鼠的肌肉力量、耐力及整體運動功能。同時，在非人靈長類動物實驗中，多次靜脈給藥后可觀察到骨骼肌內(nèi)持續(xù)的蛋白表達，且未檢測到肝、腎或心臟毒性反應(yīng)，進一步驗證了該平臺的轉(zhuǎn)化潛力。

04 臨床轉(zhuǎn)化：首個人體試驗已獲初步安全驗證

基于上述扎實的臨床前數(shù)據(jù)，研究團隊迅速將成果推向臨床轉(zhuǎn)化。一項由研究者發(fā)起的臨床試驗（IIT）已在上海兒童醫(yī)學(xué)中心（Shanghai Children’s Medical Center,SCMC）展開（ClinicalTrials.gov登記號：NCT07188012），旨在評估該EV基因療法在兒童DMD患者中的安全性及初步有效性。兩名首批入組患者的初步數(shù)據(jù)顯示，該療法能夠安全地將全長抗肌萎縮基因遞送至DMD患者的骨骼肌組織，使抗肌萎縮蛋白水平提升超過1000%。并且，北極星步行評估（NSAA）的結(jié)果也表明入組患者的肌肉功能得到了改善。需要指出的是，目前僅有兩名患者的結(jié)果，尚不足以確認該療法在更廣泛人群中的有效性和安全性，這些發(fā)現(xiàn)需在更廣泛的患者群體中和更長的治療周期中進一步驗證，以評估其作為可持續(xù)藥物療法的可行性。

這是全球首次成功將全長抗肌萎縮基因遞送至DMD患者的骨骼肌并伴隨肌肉功能改善的報道，相關(guān)研究成果將于未來進一步披露。

05 里程碑意義與未來展望

這項發(fā)表于《Nature Biomedical Engineering》的研究首次系統(tǒng)性證明，基于細胞外囊泡（EVs）的非病毒基因治療平臺可實現(xiàn)全長抗肌萎縮基因的安全、可重復(fù)遞送，并在DMD模型小鼠及非人靈長類動物中實現(xiàn)持續(xù)表達與功能改善。結(jié)合已啟動并顯示初步積極信號的人體臨床試驗結(jié)果，該研究為DMD治療提供了一種新的技術(shù)路徑。該非病毒EV基因療法目前仍處于早研階段，其是否能夠最終轉(zhuǎn)化為成熟且具有廣泛臨床應(yīng)用潛力的治療產(chǎn)品，仍有待進一步驗證。鑒于這是一個全新的非病毒基因治療平臺，并且是團隊首次開展人體臨床研究，在確定其廣泛臨床可行性之前，仍需在基礎(chǔ)研究與臨床研究層面回答諸多關(guān)鍵科學(xué)問題。

論文通訊作者表示：“本研究不僅為DMD治療提供了一種更安全、更有效的潛在治療策略，更重要的是，驗證了非病毒EV平臺在遞送大基因藥物方面的巨大潛力，為現(xiàn)有病毒載體技術(shù)難以覆蓋的多種遺傳性疾病提供了潛在的替代治療途徑。要推動這些初步發(fā)現(xiàn)向更廣泛患者群體轉(zhuǎn)化，仍需開展更多研究工作。我們未來的研究將重點評估在小鼠、非人靈長類動物及首批DMD患者中觀察到的抗肌萎縮蛋白表達恢復(fù)和肌肉功能改善，能否在更廣泛的患者群體中重復(fù)實現(xiàn)，并系統(tǒng)評估生產(chǎn)工藝、給藥周期延長以及不同藥物劑量和劑型等因素帶來的影響。我們將持續(xù)發(fā)表臨床前和臨床試驗的研究發(fā)現(xiàn)，以推動DMD疾病治療和非病毒基因治療領(lǐng)域的進展。”