慢病毒载体：基因治疗的利器还是双刃剑？

近日，一篇最新发表的文章《Hematologic Cancer after Gene Therapy for Cerebral Adrenoleukodystrophy》显示，在接受Skysona基因治疗的67例脑肾上腺脑白质营养不良（c-ALD）患者中，有7名患者不幸患上了血癌，包括6例骨髓增生异常综合征（MDS）和1例急性髓细胞白血病（AML），再次引发了公众对Skysona以及基于慢病毒载体的基因治疗产品安全性的关注^1,2。

本文拟对慢病毒载体进行浅析，包括其在基因治疗中的应用，可能存在的风险及相应的应对措施，供大家评判讨论。

| 慢病毒载体的发展历程

慢病毒（lentivirus）载体，源自人类免疫缺陷病毒（HIV），是一种单链RNA病毒。这种载体能够将外源基因插入目标细胞的基因组中，实现目的基因的长期表达，因此成为基因编辑领域的重要载体工具。

通过改造病毒基因组和更换胞膜蛋白，慢病毒已被广泛应用于科学研究。大约三十年前，慢病毒开始被探索用于基因治疗³，用慢病毒改造的细胞类型包括T细胞⁴、NK细胞⁵、造血干细胞（HSC）⁶等，治疗的疾病涵盖淋巴瘤、白血病、地中海贫血和原发性免疫缺陷综合征等。

慢病毒作为基因递送载体，其安全性已经经历了显著的改进。通过限制病毒本身的复制能力和移除其内源启动子的活性，第三代自失活慢病毒载体（Self-Inactivating Lentivirus，简称SIN-LV）被开发出来。这种载体在临床应用中通常被认为是安全的，因为它们进一步降低了插入突变和激活原癌基因的风险。SIN-LV载体的设计旨在提供长期稳定的基因表达，同时最大限度地减少对患者健康的潜在威胁。

基于慢病毒递送技术，美国FDA已批准上市了十余款产品⁷，包括广为人知的CAR-T疗法，如YESCARTA，TECARTUS，KYMRIAH，CARVYKTI等；以及多款造血干细胞产品，如SKYSONA，ZYNTEGLO，LENMELDY等。在这些产品中，明确发现可能导致白血病的案例，只有SKYSONA。为何基于同类型病毒载体开发的基因治疗产品，在临床中竟展现出不同的风险呢？下文将举例蓝鸟生物（bluebird bio）的SKYSONA及其另一款产品ZYNTEGLO，分析它们的设计理念，解释它们在安全性方面的差异。

| Skysona产品介绍

美国蓝鸟生物（Bluebird bio）开发的Skysona，是一种创新的一次性基因疗法，于2022年9月获得美国FDA批准上市。Skysona针对的疾病是脑肾上腺脑白质营养不良（c-ALD）。c-ALD是一种由ABCD1基因突变引起的X连锁隐性遗传病。这种病症导致肾上腺脑白质营养不良蛋白（ALDP）缺乏，从而无法正常分解超长链脂肪酸（VLCFA），引起进行性神经功能损害，是一种致死性疾病。Skysona通过慢病毒载体将ABCD1基因的功能拷贝添加到患者自身的造血干细胞（HSC）中，以提高ALDP的产生，帮助分解VLCFA，从而阻止c-ALD的进展并保留神经功能。

实际上，Skysona可能引起白血病，在2022年FDA上市获批前，FDA专家已经清楚该风险，不过最后经过评估后，专家委员会认为利大于弊，全票通过了Skysona的上市申请⁸，其可能致癌的风险，在产品上市时即有黑框警示，所以近期发表的研究报告只是对既往情况进行总结陈述，预计不会影响产品的正常销售。

另外，在同期的新英格兰杂志上，有另外一篇文章总结了Skysona对c-ALD患者长期的治疗效果⁹。在32例随访的患者中，94%的患者与治疗前基线相比，未出现疾病恶化（中位随访时间为6年），81%的患者没有重大功能障碍。要知道，在Skysona出现之前，这些儿童患者通常会在2-3年内死亡。

| 同类慢病毒技术产品：Zynteglo产品介绍

与Skysona不同，Zynteglo是用于治疗地中海贫血症的基因疗法，也由蓝鸟生物开发，于2022年8月获得美国FDA批准上市。地中海贫血症是由β-珠蛋白基因突变引起的，这种突变导致成人血红蛋白（HbA）显著减少或缺失。重度β-地中海贫血患者通常需要终生持续输血来维持血红蛋白水平，以缓解贫血症状，如疲劳、虚弱和呼吸急促。然而，长期输血并不能解决遗传病因，还可能导致铁过载和严重的并发症，如多器官损伤和衰竭。

Zynteglo旨在解决重度地中海贫血患者的内在基因病因。它通过慢病毒载体将一个功能性的β-珠蛋白基因（βAT87Q）导入患者的造血干细胞中，补偿或替代患者体内缺失或功能不全的β-珠蛋白链，从而帮助红细胞恢复到正常的α/β珠蛋白链比例，并改善血红蛋白的功能，使患者不再依赖输血。在III期临床试验中，该疗法帮助90%的患者实现了输血独立。一项对63例接受Zynteglo治疗的患者进行的长期随访研究表明，截止2023年1月，研究的中位随访时间为5年，随访时间范围为2至9年，随访患者中未发现恶性肿瘤、插入性肿瘤或载体衍生的具有复制能力的慢病毒的病例报告¹⁰，提示Zynteglo具有较好的安全性和有效性。

| 讨论

蓝鸟生物同一家公司，采用慢病毒载体，针对造血干细胞，开发的两款产品（Skysona和Zynteglo），为什么在安全性上存在如此显著的差异？一个重要因素是两者在基因治疗中使用的慢病毒载体的设计不同。

Skysona针对的是致死性疾病，需要通过慢病毒载体表达足够的外源ABCD1，来弥补神经系统中该蛋白酶的缺失，保证对疾病的治疗效果。因此，在慢病毒载体设计时，研究者使用了一种强大的启动子-增强子组合（MND-prom）¹¹，以确保驱动目的基因在不同血液细胞中的高表达，足量弥补缺失的ABCD1，以实现治疗效果。强大的启动子-增强子可能会激活内源的原癌基因，同时可能引起基因表达的异常，从而增加了插入突变的风险，导致肿瘤的发生。

而Zynteglo针对的是地中海贫血，仅仅需要弥补成熟红细胞中缺失的HBB蛋白，因此，Zynteglo产品中使用的慢病毒载体，无需使用强烈的启动子-增强子序列，取而代之的是红系特定的启动子（b-prom）设计，不会激活内源原癌基因，同时能够保证外源基因表达限制在成熟红系细胞中，大大降低了可能的致癌风险^12,13。

针对不同的适应症

慢病毒穿梭载体采用不同的启动子驱动目的基因的表达

| 总结

通过本文的分享，希望公众能够更加理性地看待新技术开发过程中的风险。

Skysona有致癌风险，但对患者获益大于风险，所以能够获批上市；
基于慢病毒载体的其他产品，由于适应症的不同，慢病毒载体设计，以及其他可能癌症诱因（如清髓方案，患者前期用药）都有差异，使得患者接受治疗的风险也是不一样的；需要进行更细致的分析和判断；
任何技术和产品都不是一蹴而就的，尤其对于个性化的基因/细胞治疗产品，还存在个体差异。出现风险后，更重要的是优化产品设计，做好监测和备选方案，同时用更多的临床数据来支持产品安全性和有效性。

参考文献

1.Duncan, C. N. et al. Hematologic Cancer after Gene Therapy for Cerebral Adrenoleukodystrophy. N Engl J Med 391, 1287-1301 (2024). https://doi.org/10.1056/NEJMoa2405541

2. 齐萱. 基因疗法致癌？7名接受蓝鸟生物基因疗法的儿童患上了血癌. 腾讯新闻，2024-10-14. https://new.qq.com/rain/a/20241014A00ZZO00

3. Milone, M. C. & O'Doherty, U. Clinical use of lentiviral vectors. Leukemia 32, 1529-1541 (2018). https://doi.org/10.1038/s41375-018-0106-0

4. Okuma, A. in Mammalian Cell Engineering: Methods and Protocols (ed Ryosuke Kojima) 3-14 (Springer US, 2021).

5. Albinger, N. et al. Primary CD33-targeting CAR-NK cells for the treatment of acute myeloid leukemia. Blood Cancer J 12, 61 (2022). https://doi.org/10.1038/s41408-022-00660-2

6. Cavazzana, M., Bushman, F. D., Miccio, A., André-Schmutz, I. & Six, E. Gene therapy targeting haematopoietic stem cells for inherited diseases: progress and challenges. Nat Rev Drug Discov 18, 447-462 (2019). https://doi.org/10.1038/s41573-019-0020-9

7. US Food and Drug Administration. Approved Cellular and Gene Therapy Products. Office of Therapeutic Products，2024. https://www.fda.gov/vaccines-blood-biologics/cellular-gene-therapy-products/approved-cellular-and-gene-therapy-products

8. Kingwell, K. Lentiviral vector gene therapies come of age with two FDA approvals. Nat Rev Drug Discov 21, 790-791 (2022). https://doi.org/10.1038/d41573-022-00176-1

9. Eichler, F. et al. Lentiviral Gene Therapy for Cerebral Adrenoleukodystrophy. N Engl J Med 391, 1302-1312 (2024). https://doi.org/10.1056/NEJMoa2400442

10. Thompson, A. A. et al. Sustained Efficacy, Safety, and Improved Quality of Life in Adult and Pediatric Patients with Transfusion-Dependent β-Thalassemia up to 9 Years Post Treatment with Betibeglogene Autotemcel (Beti-cel). Blood142, 1102 (2023). https://doi.org/https://doi.org/10.1182/blood-2023-174068

11. Cartier, N. et al. Hematopoietic Stem Cell Gene Therapy with a Lentiviral Vector in X-Linked Adrenoleukodystrophy. Science 326, 818-823 (2009). https://doi.org/doi:10.1126/science.1171242

12. Negre, O. et al. Gene Therapy of the β-Hemoglobinopathies by Lentiviral Transfer of the β(A(T87Q))-Globin Gene. Hum Gene Ther 27, 148-165 (2016). https://doi.org/10.1089/hum.2016.007

13. Negre, O. et al. Preclinical evaluation of efficacy and safety of an improved lentiviral vector for the treatment of β-thalassemia and sickle cell disease. Curr Gene Ther 15, 64-81 (2015). https://doi.org/10.2174/1566523214666141127095336