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在美国森特维尔弗吉尼亚州，一名拥有红色卷发的3岁女孩Evelyn在与Pharrell的聊天中，没有不寻常的事情发生，她用手摆弄着紧身裤，口里唱着欢乐的歌曲。 Evelyn的姐姐Josephine患有1型脊髓性肌肉萎缩症(SMA1)，这是一种逐渐使婴儿瘫痪的基因疾病，她在15个月大的时候去世了。根据研究报道，脊髓性肌肉萎缩症(SMA)发病率为1/6000~1/10000，若夫妻双方生过一个SMA患儿，则再生患儿的概率为25%，生无症状的携带者的概率为50%，生一个正常的孩子的概率为25%。Evelyn属于意外怀孕的孩子，但他的父母决定要把她生下来。 在Evelyn于2014年12月出生后不久，她的父母就从基因检测中得知，她也患有脊髓性肌肉萎缩症(SMA1)。她的父亲Milan Villarreal说，“我们知道接下来需要面对的是什么，但我们会尽可能地爱她”。就在那个晚上，他们疯狂地搜索着网络，他们在俄亥俄州看到一项临床试验，给当地发了一封电子邮件。在Evelyn 8周的时候，接受了一种基因疗法，研究人员给她的身体提供了一种至关重要的缺失的蛋白质。 现在她和任何一个健康的孩子没有什么区别。虽然她的大腿还比较弱，不能正常奔跑或跳跃，但她可以快速地走，跳舞，送信，扔泡沫块，拿起一把小椅子，爬上母亲Elena的膝盖。在失去了第一个孩子的心碎之后，Villarreals惊讶的看着Evelyn爬行、走路和说话，Milan说“这简直是一个奇迹，每一个转折点都像是一场庆典，我们为她做的每一件小事都感到欣慰。” Evelyn参与的试验结果也使基因治疗研究再次成为了人们关注的热点，这是曾经陷入困境领域中最引人注目的成功事例之一。根据新英格兰医学杂志(NEJM)本周发表的一份报告，接受脊髓性肌肉萎缩症SMA1治疗的15名婴儿，预计将在2岁时死亡，而他们在20个月或更大的时候还活着，大多数人都能坐起来。和Evelyn一样，其中一个男孩还可以走路。尽管最近批准的用于治疗SMA1的药物已经产生了类似效果，但这种药物必须每4个月注射一次。基因疗法是一种注入到静脉中的一次性疗法，哥伦布市全国儿童医院的神经学家Jerry 进行了最近的这项试验，他说，“我从来没有见过一种基因疗法在致死性疾病中产生如此好的影响。” 这一消息增加了基因治疗的价值。上个月，美国食品和药物管理局(FDA)顾问小组批准了一种对遗传性失明的治疗，有望成为美国首个批准遗传性疾病的基因疗法。上个月，一个研究小组在NEJM上报道说，给一个男孩移植经过基因改造的干细胞可以阻止一种毁灭性的脑疾病。欧洲市场上的一种基因疗法治愈了患有危及生命的免疫系统疾病的儿童，而另一些人则在开发中帮助血友病患者服用了凝血药物。 但是脊髓性肌肉萎缩症SMA1的研究突破了瓶颈，它通过一个新的载体携带含有治疗基因的病毒注入患者静脉血管，可以使治疗基因穿过脑血管屏障运送到中枢神经系统。 在过去，用基因疗法治疗神经疾病的努力往往收效甚微，而且有时需要在病人的颅骨上钻孔。现在，科学家们将基因疗法引入中枢神经系统技术已经取得了毋庸置疑的成功。这一结果也减轻了人们先前的担忧，即在血液中注入治疗基因病毒会导致另一场悲剧，比如18年前一名青少年在基因治疗试验中死亡，这使该领域陷入一片混乱。 这种新疗法产生的明显安全性和成功的结果，鼓励其他研究人员将基因疗法运用到静脉或脊椎中，以治疗罕见的儿童神经和肌肉疾病，甚至是常见的成人疾病，如帕金森症。Federico 最近离开了法国非盈利组织，成为宾夕法尼亚州费城的基因治疗公司Spark疗法的首席科学官，他说“这项研究结果为这个谨慎领域开辟了一个全新的概念。” 这是一种完全不同与以往的方法，在神经系统疾病中取得了唯一的成功。研究人员从病人身上提取血液干细胞，用经过改良的携带能够起治疗作用基因的HIV 载体感染血液干细胞，并将这些细胞注入病人体内。随后其中一些细胞迁移到大脑，形成了神经支持细胞（又称胶质细胞），产生了所需的蛋白质。根据上个月发表在NEJM上的一项研究，15个男孩中，这种“体外”基因疗法阻止了一种叫做肾上腺(ALD)的致命疾病，这种疾病会破坏神经元周围的髓磷脂鞘。意大利的基因治疗研究人员已经报道了类似的治疗方法，用于治疗患有某些脑疾病的年轻患者。 但是，”体外“基因疗法对因缺乏分泌蛋白而引起的脑部疾病最为有效，移植的细胞可以通过大量产生其他神经细胞分子来取代它。对于许多疾病，缺失的蛋白质要想在细胞内运作，都需要接受一种载体。 2004年，Guangping Gao和Wilson实验室的其他研究人员报告称，他们根据人类和灵长动物组织，发现超过100个新的 腺相关病毒AAVs 载体，能够对特定类型的细胞进行感染。其中一种是腺相关病毒AAV9，与其他AAV不同，这种病毒载体当高剂量的注入血液时，它会到达心脏、肌肉、大脑的各个地方。最让人惊奇的是它能进入神经元，而神经元是治疗许多脑和脊髓疾病的关键通路。 随后，许多研究人员先后确认出腺相关病毒AAV9对神经系统的偏爱。2009年,一位法国团队Brian在全国发表声明，对新生小鼠静脉注射后,AAV9穿过了脑血管障碍，通过脊髓和大脑进入了神经元。其中脑血管屏障是保护中枢神经系统免受病原体和毒素感染的紧密细胞网络，AAV9载体无疑是一种跨越。 当这个全国性的研究小组准备在人类中尝试腺相关病毒AAV9的时候，他们把目标群体选定脊髓性肌肉萎缩症SMA1患者，这是引起婴儿死亡最常见的遗传疾病。婴儿缺乏一种功能性的SMN1基因，该基因编码了一种名为生存运动神经元(SMN)的蛋白质，这种蛋白质能在整个生命中维持脊柱神经元。大多数人都有一种多拷贝的候补基因SMN2，这种基因可以产生少量的SMN，从而限制了疾病向严重程度发展。但是，脊髓性肌肉萎缩症SMA1基因的候补基因只有两种，并且这些基因产生的关键蛋白质含量很低。
脊髓性肌肉萎缩症SMA1的婴儿患者身体都是软软的，不能很好地吸吮或抬头，因为脊髓运动神经元缺失，使它们的肌肉变弱。发展到某一时刻，它们不能靠自己呼吸时就需要面对死亡。由Kaspar领导的团队正着手开发一种通过AAV9病毒携带SMN基因的治疗方法。他们将携带SMN基因的AAV9病毒注入静脉，携带脊髓性肌肉萎缩症SMA1的新生小鼠经过治疗后表现出正常的运动功能和正常的寿命。 Gray 在攻读Jude Samulski的博士后，他估计，”这种方法需要大量的病毒载体。因为肝细胞也是AAVs的理想目的地，肝脏会将大部分的腺相关病毒AAV9转移至血液中，而剩下的大部分AAV9会由其他组织利用。最终，剩下不到1%的原始剂量通过了脑血管屏障。“根据脊髓性肌肉萎缩症SMA1小鼠的治疗需求，这个全国性研究小组提出使用AAV9载体治疗的剂量与曾经在患者血液中注射的基因治疗剂量相比增加了100倍。
随后将这种剂量用在了猴子试验中，结果表明这种剂量是安全的。FDA和美国国立卫生研究院(NIH)机构的重组DNA顾问委员会，审查了大多数美国基因疗法的试验，批准了这项研究，并获得了一个基金资助（由Kaspar联合创办的一家新公司，在全国范围内进行治疗后，资助了该试验的后期阶段。) 虽然各项试验主要是为了测试治疗的安全性，但研究人员很快就发现，引入的基因减缓了婴儿的萎缩症。与先前相比，他们变得更强壮了，Elena的母亲回忆说，Elena 躺在她的胸口，并能够仰起头。未经治疗的脊髓性肌肉萎缩症SMA1患者是不可能做到的。到目前为止，15名接受治疗的婴儿中，只有8名需要借助氧气进行呼吸。接受大剂量腺相关病毒AVV9病毒治疗的12人中，其中一个在接受治疗6个月后，可以在没有帮助的情况下短暂地坐起来，吃东西，交流。Derwin是佛罗里达州迈阿密的一名男孩，他在出生后27天就接受了治疗，他的父亲Matteo说，他现在可以跑步，并且身体达到了正常的发育阶段。 马里兰州巴尔的摩约翰霍普金斯大学的脊髓性肌肉萎缩症SMA研究员Charlotte Sumner说，这项试验的结果是引人注目的。一种名为nusinersen的药物，是一种帮助SMN2基因产生更多蛋白质的单链RNA，在一项连续的研究中对SMA1患者产生了同样令人惊喜的效果，这种药物在去年12月得到了FDA的批准。
这种治疗方法多长时间发挥效果还不清楚。全国基因治疗中心主任Kevin说，与艾滋病毒和其他用于体外基因治疗的病毒不同，AAVs 不会将治疗基因整合到细胞的基因组中，他们作为一种独立的DNA质粒环存在，这意味着当细胞开始复制时，这种效果就会消失。但是，神经元不会分裂，所以经过治疗的组织能够持续产生SMN蛋白并能保持数年。
如果基因疗法的效果最终消失，脊髓性肌肉萎缩症SMA1患者需要重新接受治疗，他们现在有了腺相关病毒AAV9 抗体，可能会受到阻碍。但Mendell说，研究人员正在研究对策，比如从血液中过滤抗体，或者提供一些免疫抑制药物。 另一个长远的担忧是癌症。Sands和其他研究人员发现，在给新生小鼠注射大剂量疫苗时，一些 AAVs能够将自身DNA整合到人体基因组中，从而导致肝癌。Sands指出，科学家尚不清楚这些结果是否与人类有关。一些基因治疗专家确信，在过去采用AAVs进行基因治疗试验中，数以百计的患者中没有出现肝癌。
AveXis目前已经启动第二项 脊髓性肌肉萎缩症SMA1研究，并且他还计划对这种情况进行温和的治疗。如果试验结果证实这种疗法的应用前景，能够生产足够的剂量来满足患者的需求将是一个挑战。但是一位AveXis的发言人说，在伊利诺斯州芝加哥附近的一家新工厂，应该有能力生产足够的剂量满足每年在美国和欧洲出生的500 位脊髓性肌肉萎缩症SMA1婴儿。该公司尚未对治疗方法进行定价，根据市场上基因治疗费用高达70万美元为例，这种治疗方法肯定是昂贵的。
不管怎么说，采用携带治疗基因的AAV9载体注射静脉到达神经元的基因疗法，虽然对于肝脏产生副作用，但对于脊髓性肌肉萎缩症SMA1患者来说无疑是有效的，这种基因疗法在医学领域的地位将会得到保证，借用Wilson的话来说，”这种疗法不是一种稳定的进步，而是一个转折点，是研究人员一直希望的基因疗法。“ 参考文献： Gene therapy’s new hope: A neuron-targeting virus is saving infant lives（2017）. |
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