病毒載體的安全性探究
一、簡介
病毒載體是細胞治療及基因治療中最流行的遞送方式。在細胞與基因治療中，表達抗腫瘤、細胞毒性和免疫刺激基因的病毒載體，如CAR、細胞因子和趨化因子等，已被批準用于癌癥、代謝、神經和眼科疾病等的治療。與非病毒載體相比，病毒載體具有優(yōu)越的基因傳遞能力，如遞送效率高、對細胞損傷小等優(yōu)點，因此在細胞與基因治療中發(fā)揮了核心作用[1]。
二、逆轉錄病毒
（1）整合位點與安全事故
逆轉錄病毒（RVs）由于其逆轉錄活性，RNA基因組能夠產生dsDNA拷貝并整合到宿主基因組中。染色體整合有利于長期的轉基因表達，其中伽馬逆轉錄病毒載體（γ-RVV）的整合傾向于插入基因的轉錄起始位點附近，在一次γ-RVV應用于基因治療中，曾導致接受治療的SCID-X1患者誘發(fā)白血病的不良事件[2]。因此，研究者們設計出自我失活的γ-RV載體 (SIN-γRVV)，該載體已被證明在臨床實驗中是安全的[3]。在腺苷脫氨酶缺陷嚴重聯(lián)合免疫缺陷(ADA-SCID)中，γ-RVV治療后插入性腫瘤發(fā)生極少見[4]，現(xiàn)如今上市的細胞產品底層技術逆轉錄病毒載體均為自失活載體，安全性高。慢病毒載體（LVV）偏好整合在活躍的轉錄單元中，同樣也有一些不良事件和隨機插入導致腫瘤發(fā)生的報道。2021年6月，美國藍鳥生物公司暫停了LentiGlobin（BB305 LV）治療鐮狀細胞病的2項臨床試驗，因為2名接受LentiGlobin治療的患者分別被診斷出患有急性髓系白血病和骨髓增生異常綜合征[5]。因此，不論是慢病毒載體還是逆轉錄病毒載體均有隨即插入致癌的風險，但概率極低（近千萬分之一），截至目前，已上市的細胞產品中，無論是應用逆轉錄病毒載體還是慢病毒載體，均無隨機整合而引發(fā)的安全性事故。
（2）復制型病毒風險
逆轉錄病毒載體或慢病毒載體也是CAR-T細胞治療中將CAR基因高效地導入T細胞中的常用載體，但其有可能產生復制型逆轉錄病毒（Replication Competent Retroviruses，RCR）或復制型慢病毒（Replication Competent Lentivirus，RCL）污染的潛在風險。RCR/RCL一樣可以整合在細胞基因組中，從而產生因整合出現(xiàn)的激活原癌基因、破壞抑癌基因或使促細胞生長的因子表達增高而造成插入性腫瘤的風險；另一方面，因其可產生具有復制能力的病毒，也同樣增加了整合而造成插入性腫瘤的風險[6]。有研究者在體外輸注骨髓祖細胞的試驗中發(fā)現(xiàn)，使用γ-RV的10只嚴重免疫缺陷恒河猴中，有3只發(fā)生了淋巴瘤[7]。分析原因發(fā)現(xiàn)，淋巴瘤組織中檢測到了RCR，并且出現(xiàn)淋巴瘤的動物發(fā)生了γ-逆轉錄病毒血癥，這也是由RCR引起的[8]，因此動物發(fā)生淋巴瘤的真兇是RCR而非γ-逆轉錄病毒載體。類似地，由于慢病毒載體的包膜通常采用其它病毒的膜蛋白進行替換，如常用的VSV-G膜蛋白，這可能會增加RCL污染而帶來的潛在風險[6]。因此，RCR/RCL的污染風險始終是我們要重點關注的一個安全性問題。
三、DNA病毒載體
DNA病毒載體主要包括腺病毒（AV）和腺相關病毒（AVV）。腺病毒是一種非包膜雙鏈DNA病毒，腺病毒載體的基因導入后不會整合到基因組上，所以沒有隨機插入的風險。高免疫原性、細胞毒性及瞬時轉基因表達仍使腺病毒載體研究充滿挑戰(zhàn)。1999年，一位患有鳥氨酸轉氨甲酰酶缺陷的18歲患者在全身注射大劑量腺病毒載體后死亡，原因是衣殼蛋白的固有免疫反應引發(fā)了細胞因子釋放綜合征(cytokine release syndrome，CRS，又稱細胞因子風暴)。目前，基于腺病毒載體的基因治療主要應用于基因疫苗和抗腫瘤治療[5]。AVV是具有單鏈DNA的無包膜細小病毒，其載體具有廣泛的趨向性、低免疫原性和易于生產等特點，有利于臨床應用。然而，有研究結果顯示AAV遞送的RNA干擾(RNAi)療法可在非人靈長類腦中導致神經毒性[9] 。
四、小結
綜上所述，病毒載體在細胞治療中的應用是非常安全的，細胞藥物研發(fā)中病毒載體仍為可靠、安全且高效的遞送手段，但在相關基因治療及干細胞相關治療中要高度關注其病毒載體安全性問題。這需要我們不斷地進行病毒載體工藝優(yōu)化設計和生產、質控體系的控制，保證細胞與基因治療產品的臨床安全及有效性，以最小的安全性問題讓基于病毒載體的細胞與基因治療受益更多的患者。
參考文獻
[1] Lundstrom K. Viral Vectors in Gene Therapy: Where Do We Stand in 2023? Viruses. 2023 Mar 7;15(3):698. doi: 10.3390/v15030698. PMID: 36992407; PMCID: PMC10059137.
[2]Hacein-Bey-Abina S, Garrigue A, Wang GP, Soulier J, Lim A, Morillon E, Clappier E, Caccavelli L, Delabesse E, Beldjord K, Asnafi V, MacIntyre E, Dal Cortivo L, Radford I, Brousse N, Sigaux F, Moshous D, Hauer J, Borkhardt A, Belohradsky BH, Wintergerst U, Velez MC, Leiva L, Sorensen R, Wulffraat N, Blanche S, Bushman FD, Fischer A, Cavazzana-Calvo M. Insertional oncogenesis in 4 patients after retrovirus-mediated gene therapy of SCID-X1. J Clin Invest. 2008 Sep;118(9):3132-42. doi: 10.1172/JCI35700. PMID: 18688285; PMCID: PMC2496963.
[3]Hacein-Bey-Abina S, Pai SY, Gaspar HB, Armant M, Berry CC, Blanche S, Bleesing J, Blondeau J, de Boer H, Buckland KF, Caccavelli L, Cros G, De Oliveira S, Fernández KS, Guo D, Harris CE, Hopkins G, Lehmann LE, Lim A, London WB, van der Loo JC, Malani N, Male F, Malik P, Marinovic MA, McNicol AM, Moshous D, Neven B, Oleastro M, Picard C, Ritz J, Rivat C, Schambach A, Shaw KL, Sherman EA, Silberstein LE, Six E, Touzot F, Tsytsykova A, Xu-Bayford J, Baum C, Bushman FD, Fischer A, Kohn DB, Filipovich AH, Notarangelo LD, Cavazzana M, Williams DA, Thrasher AJ. A modified γ-retrovirus vector for X-linked severe combined immunodeficiency. N Engl J Med. 2014 Oct 9;371(15):1407-17. doi: 10.1056/NEJMoa1404588. PMID: 25295500; PMCID: PMC4274995.
[4] Pai SY. Built to last: gene therapy for ADA SCID. Blood. 2021 Oct 14;138(15):1287-1288. doi: 10.1182/blood.2021012300. PMID: 34647983; PMCID: PMC8525332.
[5]李嫚琪,魏麗萍,陶巧玉等.基因治療遞送載體應用現(xiàn)狀及安全性研究進展[J].中國醫(yī)藥工業(yè)雜志,2022,53(12):1671-1682.DOI:10.16522/j.cnki.cjph.2022.12.001.
[6]吳雪伶,趙翔,孟淑芳.CAR-T細胞治療產品中復制型病毒的風險分析及控制[J].中國藥事,2018,32(07):879-885.DOI:10.16153/j.1002-7777.2018.07.006.
[7]Donahue RE, Kessler SW, Bodine D, McDonagh K, Dunbar C, Goodman S, Agricola B, Byrne E, Raffeld M, Moen R, et al. Helper virus induced T cell lymphoma in nonhuman primates after retroviral mediated gene transfer. J Exp Med. 1992 Oct 1;176(4):1125-35. doi: 10.1084/jem.176.4.1125. PMID: 1383375; PMCID: PMC2119385.
[8]Vanin EF, Kaloss M, Broscius C, Nienhuis AW. Characterization of replication-competent retroviruses from nonhuman primates with virus-induced T-cell lymphomas and observations regarding the mechanism of oncogenesis. J Virol. 1994 Jul;68(7):4241-50. doi: 10.1128/JVI.68.7.4241-4250.1994. PMID: 8207799; PMCID: PMC236347.
[9]Keiser MS, Ranum PT, Yrigollen CM, Carrell EM, Smith GR, Muehlmatt AL, Chen YH, Stein JM, Wolf RL, Radaelli E, Lucas TJ 2nd, Gonzalez-Alegre P, Davidson BL. Toxicity after AAV delivery of RNAi expression constructs into nonhuman primate brain. Nat Med. 2021 Nov;27(11):1982-1989. doi: 10.1038/s41591-021-01522-3. Epub 2021 Oct 18. PMID: 34663988; PMCID: PMC8605996.
免責聲明:深圳細胞谷致力于研究細胞與基因療法,為推動新興技術,讓更多人了解生物醫(yī)藥新發(fā)展。本文內容僅作信息交流使用,本平臺對文中內容、陳述、觀點判斷保持中立,不代表深圳細胞谷立場和觀點。本文相關信息不得用作診斷或治療,不能代替專業(yè)醫(yī)學意見,本公司網站將不承擔任何責任。以上聲明內容的最終解釋權歸本公司網站所有,本聲明將適用本公司網站所有時間分享的文章,謝謝合作! 版權說明:文章版權歸深圳細胞谷所有,歡迎個人轉發(fā)發(fā)至朋友圈,媒體或機構在未經授權下,以任何形式轉載載到其他平臺,將視為侵權。如需轉載，請聯(lián)系郵箱：contact@tools.acb1888.cn
