一些常見的眼部疾病，如年齡相關(guān)性黃斑變性和視網(wǎng)膜色素變性都會(huì)損害感光細(xì)胞，導(dǎo)致嚴(yán)重的視力喪失，其中年齡相關(guān)性黃斑變性是老年人致盲的重要原因。

對(duì)于這類疾病，研究者們從視網(wǎng)膜再生入手，開發(fā)了多種方法，但這些方法都面臨著諸多挑戰(zhàn)。例如，視網(wǎng)膜假體需要侵入性手術(shù)和可穿戴設(shè)備。而其它基于光遺傳技術(shù)的視蛋白替代療法需要增大光線強(qiáng)度才能達(dá)到信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)所需的閾值，但是強(qiáng)光有可能進(jìn)一步損害視網(wǎng)膜。

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

視蛋白對(duì)于視覺感知必不可少。在正常眼睛中，視蛋白在視網(wǎng)膜中的視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞（兩種感光細(xì)胞）中表達(dá)。當(dāng)感光細(xì)胞受到光刺激時(shí)會(huì)發(fā)出信號(hào)，并通過(guò)視神經(jīng)把這個(gè)信號(hào)傳遞到大腦中的神經(jīng)元，從而產(chǎn)生視覺。

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

在這項(xiàng)新研究中，科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)了一種對(duì)環(huán)境光（<10 μW/mm2）敏感的視蛋白MCO1，通過(guò)不同劑量的AAV2攜帶MCO1（vMCO1）到靶細(xì)胞中。使用失明小鼠模型評(píng)估這一療法的長(zhǎng)期療效和安全性顯示，MOC1在遞送后6個(gè)月內(nèi)持久表達(dá)。

不同劑量vMCO1處理后失明小鼠視網(wǎng)膜中MCO1表達(dá)的動(dòng)力學(xué)（來(lái)源：Gene Therapy）

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

在環(huán)境光水平下，經(jīng)vMCO1治療小鼠的視動(dòng)反應(yīng)有所改善（來(lái)源：Gene Therapy）

此外，在注射vMCO1后6個(gè)月，小鼠血漿或玻璃體中的抗炎細(xì)胞因子沒(méi)有顯著增加，中和抗體的水平也沒(méi)有顯著增加。并且vMCO1治療未出現(xiàn)脫靶效應(yīng)，只有雙極細(xì)胞表達(dá)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(méi)有檢測(cè)到炎癥反應(yīng)，血漿中也沒(méi)有檢測(cè)到免疫應(yīng)答（來(lái)源：Gene Therapy）

這種療法一次性注入眼內(nèi)，無(wú)需任何硬件設(shè)備。MCO1對(duì)環(huán)境光敏感，因此不需要將強(qiáng)光照射到眼睛中。而且用MCO1進(jìn)行治療并不需要感光細(xì)胞保持存活，因此可以用來(lái)治療更廣泛的視網(wǎng)膜變性疾病。

“這種療法的優(yōu)點(diǎn)在于它的簡(jiǎn)便性。雙極細(xì)胞位于感光細(xì)胞所在處的下游位置，當(dāng)把視蛋白MCO1基因添加到視網(wǎng)膜的雙極細(xì)胞中時(shí)，光敏性就會(huì)恢復(fù)。”論文通訊作者、Nanoscope創(chuàng)始人Samarendra Mohanty博士說(shuō)道。據(jù)悉，該公司計(jì)劃今年晚些時(shí)候進(jìn)行這一療法的臨床試驗(yàn)。

專家點(diǎn)評(píng)

紐福斯 CEO 陸英明博士

研究亮點(diǎn)

通常，視錐桿細(xì)胞的死亡被認(rèn)為是視網(wǎng)膜疾病導(dǎo)致失明的主要原因。Nanoscope的最新研究顯示了雙極細(xì)胞具有多重特性的表達(dá)功能，可表達(dá)視蛋白，尤其在環(huán)境光下具有恢復(fù)視力的潛力。此項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，盲鼠注射vMCO1后表現(xiàn)出明顯的與光反應(yīng)有關(guān)的電生理信號(hào)和行為變化，而且無(wú)治療相關(guān)的安全性問(wèn)題。血液和組織檢查沒(méi)有發(fā)現(xiàn)治療引起的炎癥跡象，并且該治療無(wú)脫靶效應(yīng)。此外，接受vMCO1治療的小鼠在注射8周后其視覺運(yùn)動(dòng)反應(yīng)在環(huán)境光水平下得到改善。

這些數(shù)據(jù)表明，該研究找到了一種能使雙極細(xì)胞替代受損光感受器工作的方法，為視網(wǎng)膜退化的潛在治療提供了一個(gè)新的切入點(diǎn)。這種AAV療法有可能幫助患者實(shí)現(xiàn)至少20/60的視力，并且由于 MCO1 對(duì)環(huán)境光敏感，因此與其它視蛋白替代療法相比，具有無(wú)需使用強(qiáng)光照射眼睛的優(yōu)勢(shì)。

獨(dú)特優(yōu)勢(shì)

眼睛，尤其是視網(wǎng)膜會(huì)成為基因治療極有利的目標(biāo)部位，原因主要包括以下三點(diǎn)：1）眼睛是一個(gè)相對(duì)"免疫豁免"的空間（即該組織環(huán)境可以耐受外源引入的抗原，而不產(chǎn)生炎癥免疫反應(yīng)）；2）封閉系統(tǒng)可最大限度地減少全身或組織的暴露；3）與系統(tǒng)給藥相比，低載體劑量只帶來(lái)輕微的生產(chǎn)負(fù)擔(dān)。

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(zhuǎn)導(dǎo)視網(wǎng)膜細(xì)胞信號(hào)，為AAV向視網(wǎng)膜細(xì)胞輸送正常基因提供了有利的環(huán)境。AAV2是第一個(gè)人類識(shí)別的AAV血清型，可有效地轉(zhuǎn)染各類視網(wǎng)膜神經(jīng)元，已在動(dòng)物模型和人類中顯示出安全性和實(shí)用性，為目前尚無(wú)有效治療方法的視網(wǎng)膜疾病研究提供了充足動(dòng)力。

與其他類型的眼部疾病治療方式相比，基因治療由于清晰的病理生理機(jī)制，可通過(guò)修復(fù)變異蛋白的功能，對(duì)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(zhǎng)期持續(xù)表達(dá)治療性分泌蛋白，以解決更普遍的非遺傳性視網(wǎng)膜疾病，如AMD。

對(duì)于已有生物制劑為標(biāo)準(zhǔn)療法的眼部疾病，基因治療還可以降低重復(fù)玻璃體內(nèi)注射（IVT）的頻率。傳統(tǒng)療法通常每4-8周一次，以保持足夠的眼內(nèi)濃度，這給護(hù)理人員和患者都帶來(lái)了極大負(fù)擔(dān)，但基因療法可通過(guò)單次注射達(dá)到抗血管生成蛋白的持續(xù)表達(dá)，從而提高患者依從性和治療效果。此外，頻繁的IVT注射會(huì)增加發(fā)生注射相關(guān)不良事件的風(fēng)險(xiǎn)，包括眼內(nèi)炎、出血、視網(wǎng)膜脫落和暫時(shí)性眼壓升高。

未來(lái)挑戰(zhàn)

放眼未來(lái)，創(chuàng)新的AAV病毒衣殼和AAV病毒學(xué)研究對(duì)于推動(dòng)該領(lǐng)域的發(fā)展至關(guān)重要。一方面，AAV載體的主要問(wèn)題是體積小，其允許的有效裝載量?jī)H有約5kbp的大小。其次，通過(guò)玻璃體內(nèi)注射（臨床實(shí)踐常用）AAV的組織滲透是治療影響外視網(wǎng)膜的視網(wǎng)膜疾病的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。另一大挑戰(zhàn)是病毒的生產(chǎn)量，我們必須找到可擴(kuò)展的生產(chǎn)方法去解決成本問(wèn)題，使藥物以經(jīng)濟(jì)的方式被生產(chǎn)出來(lái)，例如減少處理流程或探索和改進(jìn)衣殼的生產(chǎn)或轉(zhuǎn)染效率。

改進(jìn)AAV載體設(shè)計(jì)和開發(fā)，以提升其靶向性并允許降低劑量以達(dá)到有效體內(nèi)療效是領(lǐng)域內(nèi)很多團(tuán)隊(duì)正在追求的目標(biāo)。雖然目前用于臨床試驗(yàn)的大多數(shù)AAV仍是天然血清型，但通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)、衣殼改組或定向進(jìn)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，并將在不久后進(jìn)入臨床試驗(yàn)。

此外，值得關(guān)注的是，盡管視網(wǎng)膜下給藥已被證明在大多數(shù)患者中耐受性良好，如LUXTURNA?已被獲批治療RPE65突變患者，但在個(gè)別研究患者中仍出現(xiàn)了嚴(yán)重的程序相關(guān)性并發(fā)癥，包括眼內(nèi)炎、黃斑裂洞和視力降低。因此，領(lǐng)域內(nèi)的研究者也在探索創(chuàng)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(luò)膜上腔注射）正在濕性AMD和糖尿病視網(wǎng)膜病變的試驗(yàn)中接受評(píng)估。

關(guān)于我們

紐福斯的創(chuàng)始人李斌教授早在2008年就堅(jiān)定了開發(fā)眼部疾病基因療法的決心，并于2011年起，在9例患有ND4突變相關(guān)的Leber遺傳性視神經(jīng)病變（ND4-LHON）的受試者中進(jìn)行了中國(guó)第一個(gè)研究者發(fā)起的基因治療臨床試驗(yàn)（IIT-1）。2016年，李斌教授團(tuán)隊(duì)在Nature子刊 Scientific Reports上公布了該試驗(yàn)良好的安全性、有效性和3年的長(zhǎng)期隨訪結(jié)果。也是在這一年，為了推動(dòng)該療法的臨床轉(zhuǎn)化，李斌教授創(chuàng)辦了紐福斯，且對(duì)AAV2-ND4基因治療產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了優(yōu)化，為2017年的IIT-2試驗(yàn)做準(zhǔn)備。

今年5 月，我們?cè)诿绹?guó)基因和細(xì)胞治療學(xué)會(huì)（ASGCT）第23屆年會(huì)上公布了IIT-1 研究中實(shí)現(xiàn)的長(zhǎng)達(dá)7年以上的有效臨床響應(yīng)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(gè)月的平均BCVA改進(jìn)為 ~0.56 LogMAR。兩項(xiàng)AAV2-ND4 IIT研究中觀察到的療效、安全性和持久性數(shù)據(jù)為治療LHON和其它可能的遺傳性失明提供了基礎(chǔ)。今年9月底，LHON AAV2-ND4基因療法已被美國(guó)FDA授予了孤兒藥物認(rèn)定，目前，公司團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行AAV2-ND4 在中國(guó)和美國(guó)的IND申報(bào)。我們相信，在領(lǐng)域內(nèi)同仁的共同努力下，基因療法定會(huì)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(lái)源：National Eye Institute）