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地贫治疗小试牛刀,基因编辑未来应用苗头初现 | 行业观察
产业资讯 研发客 2022-10-13 2456

基因编辑技术在地贫基因治疗领域获得青睐,与慢病毒疗法相比,基因编辑疗法规避了随机整合可能带来的致癌风险。

• 脱靶问题以及切割可能造成的基因组不稳定性,是基因编辑领域最受关注的潜在风险。

• 体外对细胞进行编辑是企业首选切入的重要原因。而未来的风向标,将转向有更广阔应用范围的体内基因编辑,其布局可能从遗传病向常见病的发展。

前不久,蓝鸟公司(bluebird bio)用于β-地中海贫血的慢病毒基因疗法Zynteglo在美国上市。研发客观察到,后续针对地贫的基因治疗产品多是基因编辑技术路线,不完全统计得知,目前全球已有6款针对地贫的基因编辑产品进入临床研究阶段。

进度最快的CTX001已经到Ⅲ期临床阶段。2022年6月,CRISPR Therapeutics公布了CTX001最新数据,研究入组75名患者,其中44名为β-地中海贫血患者,注射药物后经过1.2~37.2个月观察,42名患者不需再输血,另外两名患者输血量分别下降了75%和89%。

在地贫领域,基因编辑是否成为未来主要趋势,与慢病毒疗法有何差异?相较病毒载体,进入新药研发视野时间更短的基因编辑,在跳出造血干细胞改造的领域后,呈现哪些发展趋势?这些都是我们关注的焦点。

两种疗法的差异

在业内专家看来,业界关注基因编辑治疗地贫的一个重要原因,是规避慢病毒(LVV)随机整合可能带来的致癌风险。

蓝鸟的Zynteglo是在LVV中插入正确的β-珠蛋白基因,转染人体造血干细胞,以在机体内表达正常的成人血红蛋白,从而治疗地贫。基因编辑的方案则是在体外编辑造血干细胞,向细胞中导入整个编辑系统的方式包括电转和转染试剂,其中最常用的是电转。这样的递送方式不需要慢病毒。

一直以来,慢病毒基因疗法总是笼罩着一重阴影,即随机整合的风险。2000年,逆转录病毒一项基因疗法导致5名受试者患上白血病,当时对整个基因治疗领域产生了相当负面的影响。而慢病毒脱胎于逆转录病毒,虽然安全性好于逆转录病毒,但依然存在随机整合问题。

实际上,以LVV技术平台为主的蓝鸟前后经历过几次产品的临床暂停。仅2021年,其研发的lentiGlobin被暂停两项治疗镰状细胞贫血的临床研究,因为两名受试者分别患上急性髓性白血病(AML)和骨髓增生异常综合症(MDS);治疗肾上腺脑白质营养不良的eli-cel也因一例患者疑似发生MDS被叫停。lentiGlobin的临床短暂恢复又遭遇暂停,eli-cel近日获批上市并且解除临床暂停。虽然没有证实临床发现的安全性问题与慢病毒随机整合一定相关,这却始终被视作一大隐患,为业界重点关注。

博雅辑因首席执行官魏东表示,LVV有非常强的启动子以及完整的病毒结构,可能随机整合到上千个位点,如果插错位置可能带来比较显著的变化,而基因编辑不会面临这样的问题。正因为如此,业界普遍认为基因编辑这类产品潜在风险要小一些。“当然现在还没有长期临床观察的数据,我们希望最后数据能够更好验证大家的假设。”

邦耀生物联合创始人、副总裁李大力谈到基因编辑另一个特点:相较慢病毒载体,基因编辑更为高效和精确。保证高效率编辑,才能保证编辑过的细胞较高比例存在患者体内。这与基因治疗的长效性息息相关。

除了递送方式的差别,LVV与基因编辑二者采用的治疗思路也略有差异。同样是改造造血干细胞,LVV搭载的是β-珠蛋白基因,表达的是人体缺失的成人血红蛋白,而基因编辑的思路是激活γ-珠蛋白(胎儿血红蛋白),来补充β-珠蛋白的缺失。无论病毒载体还是基因编辑,改造造血干细胞的机理同样适用于其他一些血液疾病,比如镰刀状贫血,所以CRISPR Therapeutics 的CTX001和Editas Medicine的EDIT-301都在同时开发两种适应症。

具体的编辑思路主要是两个方向:一个是针对BCL11A红系增强子,通过基因编辑破坏BCL11A的表达,可以解除对胎儿血红蛋白的抑制,激活胎儿血红蛋白重新表达。CRISPR Therapeutics、Sangamo Therapeutics、博雅辑因、邦耀生物采用的都是这一策略。另一个方向针对的是γ-珠蛋白上与BCL11A结合的位点,通过基因编辑破坏这一位点也可以解除对胎儿血红蛋白的抑制。Editas Medicine采用的是这一策略。

对于思路上的差异,魏东解释,β-珠蛋白上有将近一两百种突变,每一种突变代表的患者人群都非常小,针对这些突变进行基因修正,效率不是特别高,而且商业价值有限,所以基本上很少有基因编辑公司开发直接修正β-珠蛋白基因的地贫药物。

“慢病毒与基因编辑用的不同策略,虽然都是提升血红蛋白水平和红细胞功能,还是有一些本质的区别。这些区别到底是否会表现为患者的不同疗效和反应、基因编辑是否能体现比慢病毒策略更高的安全性?这些都要在将来长期随访和跟踪中去观察。基因治疗本来也是需要长期观察的一个过程。”李大力告诉研发客。

控制脱靶风险仍是重中之重

尽管可以规避LVV的致癌风险,但安全性风险在基因编辑领域同样是核心挑战。

2021年,Allogene开发的基因编辑通用CAR-T产品 ALLO-501/ALLO-501A因为1名受试者出现染色体异常、存在潜在致癌风险,被叫停临床。2022年8月初,Beam Therapeutics开发的CAR-T产品BEAM-201的IND申请被FDA暂停。目前看来,暂停的两项临床都是CAR-T产品,所使用的编辑技术分别是TALEN和单碱基编辑,并非应用最广的CRISPR。

Beam近日披露了FDA要求公司补充的信息,其中前两条就是涉及安全性的基因组重排和脱靶的研究和数据。这部分印证了,脱靶问题以及切割可能造成的基因组不稳定性,是基因编辑领域最受关注的潜在风险。

“小分子或者抗体药物,有on target desirable effect和on target undesirable effect,有off target desirable effect和off target undesirable effect。在基因编辑领域,我们还要加上一个特定的on target editing and off target editing。这样才会有真正的基因编辑治疗指数的概念。这也要求企业从研发到生产的过程中都需清楚如何管控潜在脱靶和可能引起的不良反应。”魏东说。

实际上,临床暂停或多或少给领域带来了负面影响。魏东表示,任何处于早期的、前沿的技术领域,领跑者出了问题后,后面的企业都可能受影响。监管部门会担忧整个技术层面出问题,从而暂停所有相关的项目。Allogene就曾被叫停全部5个TALEN技术项目的临床。

魏东此前在其他企业工作时,也遇到过两个前沿产品出状况,全球所有类似项目都遭遇搁置。因这一风险的存在,博雅辑因选择开发三个不同的技术平台——CRISPR/Cas9、CRISPR /Cas12和自主研发的RNA碱基编辑技术LEAPER。这是决策层面分担风险的一种方式。

在李大力看来,任何一个疗法在初始阶段,都存在安全性的不确定性,临床叫停并不一定是基因治疗技术本身造成的,这需要更多临床研究、详实的数据来进行确定、验证和反馈。临床暂停的原因都在进一步调研中。“可能从业内和外界来看,对这个事件会有不同的反应。同时我觉得,早期发现问题,能够去解决或者是能解释,其实对于这个领域来说也是好事。”

回到具体的风险控制上,李大力表示,基因编辑的应用与位点有很大关系,不同位点引起脱靶和基因组不稳定的频率会有很大的差别。Cas9不会产生随机切割,切割的位点与sgRNA相应的序列非常相关,可以通过对sgRNA位点的深入研究以及灵敏的检测方式,去选择没有脱靶风险的sgRNA,因为在很多疾病的治疗中sgRNA的选择并不是唯一的。这让CRISPR基因编辑的脱靶风险相对来说更容易控制。碱基编辑可能由脱氨酶引起随机脱靶的风险,也可以通过工具的改造和进化降低潜在风险。

复杂的定价

自首款基因疗法获批至今,其高昂费用就一直是讨论的焦点。

Zynteglo在美国的定价是280万美元,2019年6月在欧洲上市时,定价为157.5万欧元(约180万美元)。后来由于价格原因,Zynteglo在2021年退出欧洲市场。Zynteglo美国上市一个月后,Skysona(eli-cel)在美国获批,定价300万美元,再次刷新最贵药物记录。

基因编辑这一不同的技术思路是否会带来定价上的影响?这可能得从两方面去看。

从成本角度,据李大力介绍,慢病毒的包装和纯化过程比较复杂,投入很大。而基因编辑系统应用一般是两个思路,一个是用重组的Cas9蛋白加上向导RNA(sgRNA);一个是用Cas9的mRNA来替代重组蛋白,再加sgRNA。而sgRNA与Cas9蛋白的合成都可以商品化,有很多公司现在能够提供临床级别的Cas9蛋白,国产化之后成本还会进一步降低。基因编辑相较病毒载体成本低很多。

不过,魏东表示,定价的考量是复杂的,并不仅仅与成本挂钩。在欧美,尤其针对First-in- Class或者Best-in-Class这两类创新药,不是按照成本来定价,而是需要考虑厂家必须回收研发投入后的利润和产品的药物经济学价值。

欧洲监管部门要求Zynteglo从180万美元降到93万美元,蓝鸟不接受,就是这方面的考量。对于蓝鸟来说,如果降到93万美元,在成本较高的情况下总利润降低,无法支撑研发和商业化。所以最终蓝鸟选择退出欧洲市场。 “国外大部分创新药实际上更倾向首先进入美国市场。蓝鸟Zynteglo先在欧洲上市,是因为β-地贫药物在欧洲有很大市场需求,欧洲监管部门授予其加速审评资格。”魏东说。

“他们在每个国家尝试了不同的定价系统,欧洲是Multi-year,美国是一次性支付。这给我们自己未来在中国和其他国家的商业规划提供了很好的参照。针对每个国家,每个患者群体,最后的定价并不一定相同。”魏东说。

无论93万、180万还是280万美金,在中国都不现实——这是两位专家的共识。

体内基因编辑的切入点

改造造血干细胞、开发CAR-T可以说是进入基因编辑领域两大门票。这两个方向都是在体外对细胞进行编辑,风险更为可控,且产品开发路线短、前景大,也是企业首选切入的重要原因。而未来的风向标,将转向体内基因编辑。

李大力认为,未来的趋势一方面是向体内疗法的布局和应用;另一方面,基因编辑目前主要是通过破坏一些基因或者造成小的碱基改变来进行治疗,未来会向基因的功能性获得、长片段序列定点改造的方向发展。

据魏东观察,早期因为对脱靶和一些潜在风险的认识还不充分,基本上所有的公司都会从体外疗法开始。随着临床数据越来越多、各类分析和生产工艺越来越成熟,现在领域里很多新兴的公司在某些平台上已经不再经过体外开发,而是直接进入体内基因编辑。而体内基因编辑有更广阔的应用范围和潜力。

在体内基因编辑的布局可能呈现从遗传病向常见病转化的发展趋势。比如在心血管领域已经有一些进展。

Verve Therapeutics正在开发一款碱基编辑疗法VERVE-101,今年7月,公司宣布在新西兰完成首例患者给药。VERVE-101靶向PCSK9,首个适应症是杂合子家族性高胆固醇血症(HeFH)。

针对PCSK9这个靶点已经有很多不同的药物,包括抗体、siRNA。魏东告诉研发客,抗体两周或一个月注射一次,siRNA半年注射一次。基因疗法一次注射完成治疗听起来就很有吸引力。如果VERVE-101在HeFH应用效果不错,可以获取安全性数据,后续两千万由于高胆固醇这类原因引起心血管疾病的患者也可以通过这个方法治疗。因此,心血管疾病成为体内基因编辑治疗的重要方向之一,可能实现由遗传病到非遗传病的应用。

“未来可能会有更多基因编辑的技术更适合肌肉、心血管或者神经系统的应用。基因编辑技术的特殊性结合递送工具的特殊性,可以促成体内基因编辑疗法更加丰富多彩。”

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