2019年12月9日，在佛羅里達州奧蘭多舉行的美國血液學會（ASH）會議上發(fā)表的一項長達10年的狗的基因療法研究結(jié)果重新引起了學界的憂慮： 利用病毒將治療性基因插入人類基因組，科學家可能無意中增加了治療細胞中的癌癥風險。
圖片來源于：News Medical官網(wǎng)
基因療法一直是基因缺陷引起的疾病的終極答案。最近，研究發(fā)現(xiàn)腺相關(guān)病毒（AAV）可以有助于將校正性DNA的靶向序列引入缺陷細胞中以修復基因。腺相關(guān)病毒（AAV）是一種能夠感染人體細胞但不造成任何明顯不良影響的無害病毒。
插入的DNA形成一個稱為附加體的環(huán)在細胞核內(nèi)自由漂浮，但不是宿主染色體結(jié)構(gòu)的一部分。
基因治療需要將替代基因注射到靶細胞中，使其成為遺傳數(shù)據(jù)庫的一部分。早期的基因療法實驗使用病毒載體感染靶細胞，并將其整個基因組插入宿主細胞的染色體中。但是，這種方法會在兒童體內(nèi)誘發(fā)腫瘤，因此已被停止使用。
這也是AAV受歡迎的原因，并且AAV載體是近期許多新型基因療法的依據(jù)。2019年，美國FDA批準了一種針對脊髓性肌萎縮癥的基因療法。脊髓性肌萎縮癥是一種遺傳性神經(jīng)疾病，最終會致人死亡。
另一種基因療法用于治療B型血友病，患者的基因缺陷阻止了必需凝血因子的產(chǎn)生。該療法旨在通過加工AAV感染肝細胞將治療基因插入肝臟，使肝臟能夠產(chǎn)生缺失的蛋白質(zhì)。這種基因療法預計將于2020年獲批。
腺相關(guān)病毒（AAV）介導的血友病肝靶向基因治療示意圖
（Doshi B S, et al. Therapeutic advances in hematology, 2018.）
當前，改良版的AAV經(jīng)常用于靶基因注射，AAV作為載體進入細胞，因此可以確保基因完整。前期觀察表明，AAV的使用是合理的，因為AAV幾乎不會將其自身的基因組整合到宿主染色體中，從而最大程度地降低了其可能引起癌變的風險。最新發(fā)表的研究也證實了這一點。
此項研究的實驗對象是九只患有由關(guān)鍵凝血因子VIII的基因缺陷引起的A型血友病的狗，通過基因療法治療。AAV病毒成功插入治療基因。在長達10年的實驗結(jié)束之后，這些實驗對象被處死，研究人員選擇了其中6只狗的肝臟用于進一步檢查。
肝樣本中AAV載體拷貝數(shù)（VCN）和整合事件數(shù)
9只狗中有7只接受了替代基因，其VIII因子水平穩(wěn)定增加；另外兩只狗沒有接受替代基因，在大約三年后VIII因子水平依舊持續(xù)增加，在7-8年末時VIII因子增加了四倍。
在檢查的6個肝臟中，由AAV載體引入的DNA已在多個位點將其自身插入狗的基因組中，一些是VIII因子基因，但更多的是狗的染色體上摻入的斑點調(diào)控序列的一部分。其中，調(diào)控序列靠近控制細胞生長的基因，因此存在風險。
換言之，病毒載體確實會將修飾的基因注入宿主細胞的染色體中，一些處于調(diào)節(jié)細胞生長的關(guān)鍵部位，因此可能干擾正常的細胞生長調(diào)節(jié)基因，使細胞進入癌性表型，而該表型會發(fā)生不受調(diào)節(jié)的細胞生長和增殖，從而形成腫瘤。
研究人員還發(fā)現(xiàn)，在肝臟內(nèi)的某些位置有成群的細胞來自單個感染細胞，所有細胞都顯示出遺傳物質(zhì)插入，說明這些細胞的分裂發(fā)生率高于其他細胞。
雖然尚待驗證，但他們懷疑這可能是插入的調(diào)節(jié)基因激活細胞生長的結(jié)果。如果確實如此，修飾細胞發(fā)生克隆的原因以及VIII因子水平在兩只狗體內(nèi)顯著上升的原因就得以解釋。
20年前，自從發(fā)現(xiàn)注射高劑量AAV的新生小鼠基因組成為其自身的一部分并引起肝癌以來，該研究發(fā)現(xiàn)就已經(jīng)被預測，但是由于新生小鼠與成年人體的生理差異性未被引起重視。此次實驗研究了接受AAV基因治療的成年大犬，因此更有說服力。
對此，學界的反應分歧很大。參與首次成功的B型血友病基因治療試驗的一些科學家表示并不意外：引入的DNA的整合水平很低，肝臟健康、功能正常，VIII因子水平穩(wěn)定。
實際上，整合是一件好事，因為它確保插入的DNA能夠通過細胞留存，而且在多年內(nèi)仍然繼續(xù)發(fā)揮作用。另一方面，附加體不參與細胞分裂時發(fā)生的DNA的正常復制，因此只能傳給部分子細胞，而且可能會隨著時間的流逝而丟失并失效。
但是，其他科學家指出了已知的細胞突變趨勢。他們質(zhì)疑這些突變細胞的克隆可能會獲得另一種驅(qū)動生長的突變，如果確實如此，它們便會在使用AAV治療的組織中引發(fā)腫瘤。
當前的研究表明，有必要查證長期進行的其他犬類研究以及圣裘德兒童研究醫(yī)院接受過基因治療的B型血友病患者的定期活檢中是否有類似現(xiàn)象。
他們提出的主要建議是，鑒于這一最新發(fā)現(xiàn)，當前的FDA協(xié)議規(guī)定所有接受AAV載體基因的患者必須接受五年肝癌篩查是不夠的。相反，此類患者需要進行大量后續(xù)跟進。
原文：
[1] https://www.news-medical.net/news/20200108/Dog-study-suggests-that-AAV-in-gene-therapy-could-induce-cancer.aspx
[2] Kaiser, J. (2020). Virus used in gene therapies may pose cancer risk, dog study hints.
DOI: doi:10.1126/science.aba7696
本文系作者 @銳博生物 授權(quán)發(fā)布在 肽度TIMEDOO。未經(jīng)許可，禁止轉(zhuǎn)載。
