基因药物通常由含工程化基因构建体的载体或递送系统组成,其活性成分可为DNA?RNA?基因改造的病毒?细菌或细胞,通过将外源基因导入靶细胞或组织,替代?补偿?阻断?修正特定基因,以达到治疗和预防疾病的目的。基因药物是当今最前沿的药物开发领域之一，在治疗遗传病、癌症、糖尿病，预防传染病等方面正不断取得突破性进展，主要包括遗传病治疗病毒、溶瘤病毒、基因编辑药物、mRNA药物、小核酸药物等。本文将重点对基于病毒载体的遗传病治疗药物进行介绍。

图：基于病毒载体的遗传病治疗药物

资料来源：公开资料整理

一、基于病毒载体的遗传病治疗药物作用原理

基因是DNA的片段，能够指导细胞蛋白质合成，而蛋白质是人生命活动的主要承担者，在人体中行使各种功能。如果基因发生突变，导致正常的功能蛋白质不能表达，就会导致遗传病。通过病毒载体，可以把表达正常功能蛋白质的基因运送至遗传病患者细胞内，正常的基因在患者细胞内可稳定表达正常的功能蛋白质，从而纠正基因突变导致的遗传病。

可以用作病毒载体的病毒有慢病毒（Lentivirus）、腺病毒(Adenovirus)、腺相关病毒（Adeno-associatedvirus，AAV）、疱疹病毒（Herpesvirus）等。其中腺相关病毒（AAV）尤其适合作为基因治疗的载体，因为这种病毒具备安全性好、宿主细胞范围广(分裂和非分裂细胞)、免疫源性低，在体内表达外源基因时间长等诸多优点。

二、遗传病治疗病毒发展历史

年美国医生斯坦利·科恩在未经监管部门批准的情况下，试图通过注射含有精氨酸酶的乳头瘤病毒来治疗一对姐妹的精氨酸血症，但以失败告终。随后科学家们试图通过引入正常基因组替换突变基因组的方式，达到治疗目的。但在基因疗法的早期阶段，一直没有出现将外源基因传递给人类细胞的有效工具。直到20世纪80年代末，病毒载体技术逐步发展、监管体制日渐完善，才为遗传病治疗病毒提供了必要条件。

年，美国国立卫生研究院的安德森医生成功利用逆转录病毒载体治疗了一位患有重症联合免疫缺陷病（SCID）的小女孩。安德森首先抽取了患者的造血干细胞，然后在体外利用逆转录病毒载体将能够正确编码腺苷脱氨酶的基因插入到患者的造血干细胞基因组中，最后将这些基因工程改造后的造血干细胞重新输回小女孩体内。在治疗的半年内，患者体内的免疫T细胞水平就恢复了正常。

这项临床试验的成功对遗传病治疗病毒发展具有划时代意义。此后，世界各国都掀起了遗传病治疗病毒的研究热潮，但研究进展并不顺利。

年，美国少年Jesse在接受以腺病毒作为载体的先天性鸟氨酸转甲酰酶缺陷症基因疗法临床试验后，体内产生了严重的免疫反应，并于4天后去世。这名18岁少年成为了首名死于基因疗法临床试验的患者。

年-年，17名在法国接受病毒载体基因治疗的重症联合免疫缺陷综合征（SCID-X1）患者中，有5名患上了T细胞性白血病。病毒载体基因治疗再次受到重挫。

在以上惨痛的教训下，科学家们开始寻找失败的原因，发现运送基因的病毒载体——腺病毒（adenovirus）具有很强的免疫原性，在注射到人体内后可能导致细胞因子风暴。随后科学家们开始寻找更为安全的基因载体，发现腺相关病毒（AAV）具备良好的安全性，并且通过优化AAV的设计还能使这种载体发挥更大潜力。

年，欧盟委员会批准了UniQure公司基于AAV载体的Glybera上市，用于治疗一种罕见的脂蛋白脂酶缺乏症，这是全球上市的第一款病毒载体遗传病治疗药物。年，美国FDA批准SparkTherapeutics的Luxturna上市，用于治疗因RPE65基因突变导致的视网膜营养不良，这是美国FDA批准的首款基于AAV的基因疗法。年，FDA批准诺华基于AAV载体的Zolgensma上市，用于治疗脊髓性肌萎缩症（SMA）。现在，基于病毒载体的遗传病治疗药物正迎来一个蓬勃发展的时代。

三、基于病毒载体的遗传病治疗药物主要产品和企业

目前基于病毒载体的遗传病治疗药物上市产品全部在国外，我国还没有产品上市，相关研究也处于临床前阶段。究其原因，一方面是这类药物研发难度大，另一方面这可能是因为大部分遗传病属于罕见病，患者群体较少，虽然这类药物定价高昂，但国内商业医疗保险体制不完善，这类药物上市后的收入很难覆盖研发成本。

1.诺华

年4月10日，诺华以87亿美元的现金收购AveXis，获得了当时AveXis正在研发的基因疗法AVXS-，也就是后来的Zolgensma。年Zolgensma上市，成为全球第二款有效治疗脊髓性肌肉萎缩症（SMA）的药物，第一款药物是年上市的反义核苷酸（ASO）药物Spinraza，由Biogen和Ionis合作研发。

脊髓性肌萎缩（SMA）是一种遗传性神经退行性疾病，由单基因运动神经元存活基因SMN1缺陷引起，无法产生足够的SMN蛋白，根据SMN蛋白缺失程度会造成肌肉无力甚至瘫痪。新生儿患SMA机率约为1/-，其中90%的新生儿不能活过2岁或永久依赖呼吸机生存。

根据SMA致病机理，治疗SMA主要有两种路径：一是SMN1基因替代疗法，SMN1基因是SMN蛋白生产的主力军，这种疗法可以最大程度的恢复SMN蛋白活力；二是通过修饰SMN2基因的前信使RNA剪接，制造出正常SMN蛋白，在一定程度上补充SMN1缺失，恢复部分SMN蛋白活力。Zolgensma使用的是第一种路径，Spinraza使用的是第二种路径。Zolgensma治疗一次的有效时间在5年以上，治疗费用为.5万美元，而Spinraza需要重复注射治疗，首年治疗费用为75万美元，之后每年花费37.5万美元。从经济性、患者依从性、临床治疗效果上看，Zolgensma都更胜一筹。

图：Zolgensma和Spinraza治疗路径对比

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2.SparkTherapeutics

SparkTherapeutics是一家专注于开发基因疗法的生物技术公司，其管线非常丰富，涵盖了遗传性眼病、血友病、溶酶体贮积症、以及神经退行性疾病。年被罗氏以43亿美元收购，溢价率为%。

先天性黑蒙症又称遗传性先天性视网膜病，是由于新生儿RPE65基因突变导致眼内正常功能蛋白无法表达，出生时或出生后一年内双眼锥杆细胞功能完全丧失，导致视力减退或失明同时可能伴有神经性耳聋、肥胖、糖尿病等症状。

SparkTherapeutics的首款产品Luxturna，通过玻璃体内注射的方式将含有RPE65基因的AAV载体递送到患者眼球内部并表达正常功能的蛋白，从而改善患者视力。其他在研产品中进展最快的两款血友病治疗产品已处于Ⅲ期临床试验。

图：SparkTherapeutics研发管线

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3.Uniqure

年，欧盟委员会（EC）批准了欧洲首个基因治疗药物Glybera，该药由荷兰UniQure公司（前身是阿姆斯特丹分子治疗公司，年从阿姆斯特丹大学独立出来）开发，用于治疗一种极其罕见的遗传性疾病--脂蛋白脂肪酶缺乏症（LPLD）。Glybera借助一种腺相关病毒（AAV）将产生功能性脂蛋白脂肪酶的基因递送到患者骨骼肌，大大降低患者胰腺炎的发病率，且可以放松饮食限制、提高生活质量。其高达万美元的定价创造了最贵药物的新纪录。但尴尬的是，这款药物上市五年仅治疗了一名患者就黯然退市。市场需求有限和高昂定价是导致产品退市的两大主要原因。Glybera针对的适应症过于罕见，发病率约为1/万，且误诊率较高，同时“一针百万”的定价也超出了患者经济能力所能承担的范畴。

现在Uniqure将目标瞄向了更广阔的血友病市场（年全球市场规模将达到亿美元）。其研发管线中进展最快的治疗B型血友病的药物AMT-目前正处于临床三期。

图：Uniqure研发管线

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4.其他公司

在欧洲和美国，BioMarin已经递交了首款基于AAV5载体的基因疗法valoctocogeneroxaparvovec（valrox，BMN）的上市申请，用于A型血友病成人患者的治疗。而GenSight的Lumevoq也得到了临时批准，用于治疗雷伯氏遗传性视神经萎缩症（LeberHereditaryOpticNeuropathy）。截至目前，越来越多的创新型生物医药公司正加入到基于病毒载体的遗传病治疗药物队列中来。

图：BioMarin产品研发管线

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四、基于病毒载体的遗传病治疗药物开发关键环节

基于病毒载体的遗传病治疗药物开发面临的主要挑战源自AAV载体本身，例如空的AAV衣壳。基因治疗产品纯化过程中必须将其最小化，因为这些病毒衣壳不包含DNA，当将它们输注给患者时，它们没有任何治疗益处，还有可能引起致命的副反应，例如免疫毒性。对于包含治疗基因部分拷贝的衣壳也是如此，这可能是由于在生产过程中病毒包装不完全引起的。

此外，空衣壳或包装不完全的衣壳可与完整衣壳竞争以感染患者的细胞。给药剂量中非活性病毒的衣壳的量越大，患者为达到治疗效果所需的药物总剂量就越高。给药剂量越高，发生严重副反应的风险越高。

由于AAV衣壳由60个衣壳蛋白组装而成，其形成过程非常复杂。这些复杂性促进了形成缺陷病毒的概率。在微观层面即分子水平上，这些杂质与理想的活性AAV非常相似，给工艺下游的纯化去除造成了一定的难度。因此，最好在上游的病毒包装制备工程中尽量降低无活性病毒的比例，一方面提高了病毒的产量或质量，另一方面也降低了下游纯化的压力。

图：病毒载体基因治疗药物生产工艺流程图

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