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距离基因治疗 我们还有多远?

来源:蒲公英 作者:巍信

基因治疗是指将用基因替换、基因补偿、基因沉默、基因编辑等策略,通过病毒载体或非病毒载体方式导入靶细胞,以纠正或补偿缺陷和异常基因引起的疾病,能实现治疗性蛋白的长期表达和组织特异性表达,无需药物干预、放疗或手术治疗,即可从根源上解决传统疗法存在的一系列问题 。这一新兴的治疗方法可针对单基因遗传病、代谢类疾病、神经系统疾病、失聪等多种疾病。

01基因治疗发展历程

基因治疗从概念到临床应用已经经历了漫长、艰辛的旅程。

图1:基因治疗发展历程及展望

来源:Goswami R et al. Front Oncol. 2019;24(9):297. Dunbar CE et al. Science.2018;.

https://www.fda.gov/news-events/press-announcements/fda-continuesstrong-support-innovation-development-gene-therapy-products. Piper Sandler Research

Piper Scandler Research 在2019年提出基因治疗进入到青春期(The Wonder years-Gene therapy Enters the Age of Adolescence),这一比喻在去年还像玩笑话,但在2020年就发现这个比喻更合适了。尽管在今年基因治疗的进程遇到一些坎坷,比如BioMarin(BMRN, Raymond)公司治疗A型血友病的Roctavian基因疗法的BLA申请遭遇了FDA提出的发补临床数据要求,这不仅意味着Roctavian可能需延后到2022年中才能获得BLA许可,可能也会影响到其他临床3期的血友病基因疗法产品。但在2020年还是有很多重要的里程碑事件,以及采用了一些创新方法对付包括安全性、递送系统以及生产方面的重大挑战。

截至到2020年10月底,在Clinical Triails登记的基因治疗临床试验有496项之多,同时,全球资本市场对基因治疗领域投融资及并购异常火热,Piper Scandler Research统计了2015-2020年全球的基因治疗领域并购事件达25项,2015-2020年内基因治疗领域IPO的企业有21家。现在有数百个基因治疗项目处于临床开发,近年来也批准了多款上市产品,比如 Zolgensma,Novartis,2019;Zynteglo,Blue Bird ,2019。

国内的基因治疗领域同样火热,且政策法规在逐步完善,今年相关部门公示了 《基因治疗产品药学研究于评价技术指导原则》,《人用基因治疗制品总论》。基因治疗领域的繁荣发展同时带来了新的机遇和挑战,比如工艺开发,工艺放大,生产,相关法规、指导原则的完善。

02重组腺相关病毒载体是基因治疗的主要工具

尽管在一些临床试验中有物理或化学方法被开发用于基因递送,但病毒载体,尤其是腺相关病毒(AAV)载体仍是主要的基因递送载体,AAV载体具备免疫原性低、长期表达、高效递送目的遗传信息递送到靶细胞或组织、非整合等优势,迄今已有50年的研究历史,全球第一例重组AAV人体实验发生在1995年,至今有25年的历史。

表1:几种主要的基因递送病毒载体特点

图2 AAV载体发展历程

来源:Dan Wang, Phillip W. L. Tai and Guangping Gao, Adeno-associated virus vector as a platform for gene therapy delivery, 2019,Nature Reviews, Drug Discovery

03重组AAV病毒载体的规模化生产-挑战与机遇并存

基因治疗领域面临的主要技术挑战来自于工艺开发,放大和生产,且符合法规、指导原则。如何快速、高质量地把产品开发出来,尽快进入市场,既降低成本又保证药物开发的安全性、有效性,同时确保工艺开发部分的工艺转移到生产的可行性和可放大性是开发过程中的一大难题和挑战。对于重组AAV载体的生产亦是。

用于重组AAV制备的工艺有多种,比如杆状病毒系统、辅助病毒系统、无辅助病毒系统,其中以无辅助病毒的瞬时转染方式为主。随着悬浮细胞培养基的发展,对于悬浮系统生产rAAV开发相对多年前容易许多。尽管如此,重组AAV病毒载体的规模化生产仍存在以下挑战:

稳健的悬浮细胞系

瞬时转染带来的不稳定性

悬浮培养条件下大规模瞬时转染效率的提高

降低非目的基因的包装率

空壳病毒的有效分离及相关检测方法

生产过程监测方法的稳定性和可靠性

放行方法的开发,尤其是纯度和性能相关检测指标

因此在工艺开发阶段,按质量源于设计(QbD)理念,以终为始,在工艺开发的最初阶段,确保工艺在临床开发后期既高效又可行,有效控制生产成本,始终考虑工艺的整个生命周期,包括可放大性,具商业化优势和符合法规监管等问题。

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