β-地中海贫血发病的根本原因是β-珠蛋白基因发生了突变,通过基因治疗可纠正缺陷基因达到根治疾病的目的。目前针对β-地中海贫血,Bluebird的BB305已经进入临床三期,若试验顺利,有望近年上市。BB305是一种慢病毒载体,本文将探讨其研发过程中涉及的基因组改造及其专利保护情况。 β-地中海贫血的基因治疗β-地中海贫血属于常染色体隐性遗传病,其编码β-珠蛋白的基因异常使β珠蛋白的合成减少或不能合成,α-珠蛋白大量积累,导致血红蛋白的组分改变,进而引发红细胞寿命缩短,临床上表现为慢性溶血性贫血。 基因治疗 (Gene Therapy)可将外源基因导入靶细胞,以纠正或补偿基因缺陷或基因表达异常引起的疾病。 地中海贫血的发病机制明确,纠正其缺陷的β珠蛋白基因即可根治疾病,因此是理想的基因治疗的疾病模型。 β-地中海贫血的基因治疗流程β-地中海贫血的离体 (Ex Vivo)基因治疗过程主要包括:
参见:https://www./research-development/our-science/ 造血干细胞来源于病人自身,因此不存在配型和排斥的问题。改造后的造血干细胞进入病人体内后,会源源不断产生功能正常的新的红细胞,从而缓解甚至治愈疾病。 Bluebird的病毒载体系统Bluebird (曾用名为Genetix Pharmaceuticals)是一家致力于开发严重遗传性疾病基因疗法的公司,其在研的BB305是一种携带有人β-珠蛋白基因的慢病毒载体。 BB305在针对β-地中海贫血的实验性治疗中显示出优于现有治疗药物的显著优势,并于2015年获得FDA的“突破性疗法”的称号。 然而,BB305的研发并不是一蹴而就的,而是研究人员对病毒载体基因组多次改造的结果。其中的里程碑事件分别是:
在对病毒载体进行改造的过程中,Bluebird进行了大量的专利申请,同时也与Research Development Foundation (RDF)、Massachusetts Institute Of Technology (MIT)和Children’s Medical Center Corporation (CMCC)等第三方达成了相关专利的独占许可协议,构建了保护其载体系统有效的专利组合。 逆转录病毒载体(RV)RV的转染谱广,可以实现外源基因的完全整合。Mulligan和Nienhuis实验室首先报道了含有人β-珠蛋白基因及其启动子的RV。 随后,MIT的Leboulch等将β-珠蛋白基因、β-珠蛋白基因启动子及其调控元件LCR反向放置,同时删除了β-珠蛋白基因第二个内含子中的重复基因,避免病毒粒子在包装前的剪切,得到了具有人β-珠蛋白基因盒稳定的γ-RV。 为了保护该修饰,MIT递交了多项专利申请,如已授权的美国专利US5631162A(现已许可给Bluebird),其权利要求1为: 涉及生产转导β-珠蛋白基因和β-LCR序列的RV的方法,使用权利要求1中限定的方法得到的载体具有稳定转染细胞系或小鼠骨髓细胞、病毒滴度达到有效感染骨髓细胞和β-珠蛋白基因高表达的特征。 目前,该专利已经届满失效。 慢病毒载体 (LV)由于大多数的RV只能转导分裂的细胞,这就限制了其在非分裂的细胞如造血干细胞等中的用途。 1996年,研究人员发现了可以感染分裂和静止期细胞的LV。LV属于逆转录病毒属,具有病毒复制所需的基因rev和tat,辅助基因vif、vpr、vpu和nef及结构蛋白基因env等,基因组较γ-RV复杂,而且LV还具有转移基因片段容量大、不易诱发宿主免疫反应等优点。 1999年,Genetix Pharmaceuticals递交了涉及生产LV的细胞系的美国专利申请,目前已经获得授权,授权公告号为US6365150B1。 US6365150B1的权利要求1为: 涉及一种RV包装的细胞系,
US6365150B1的从属权利要求2进一步限定了权利要求1中所述的逆转录病毒是慢病毒。 LentiGlobin BB3052001年,Leboulch及其同事报道了使用LVs纠正镰刀型细胞贫血症 (SCD)的小鼠模型。SCD的致病机制是编码β-珠蛋白的基因发生了突变。 Leboulch等使用的LVs包含HIV的Rev反应元件 (RRE)、中央多嘌呤区 (entral polypurinetract)、人β-珠蛋白基因、人β-珠蛋白基因启动子和由HS2、HS3和HS4组成的mini-LCR。 为了准备人体的临床试验,Leboulch等对其LVs主要进行了三方面的安全性修饰:
2003年,Genetix Pharmaceuticals和MIT共同递交了多项专利申请对改造后的病毒载体进行了保护,如PCT/US2003/039526的延续案US7901671B2,其权利要求1为: 涉及一种SIN形式的HIV病毒载体。 另外,几项试验数据表明,HPV569的3’LTR端因存在cHS4绝缘子而导致其对造血干细胞的转导能力降低。于是Leboulch等删除了cHS4,并将HPV569载体5’LTR端野生型HIV-1 U3替换成了CMV启动子,最终得到了LentiGlobin BB305,该修饰降低了载体对包装质粒的需要并提高了载体的滴度。 目前,BB305针对β-地中海贫血的三期临床试验仍在进行,若试验顺利,将对现有的治疗市场产生重大的影响。 基因治疗大有可为目前科学家们对人体基因功能与疾病发生机制的研究仍非常有限,故而当前的基因治疗只适用于少数致病机制非常明确的疾病。 转基因技术是基因治疗发展过程中最早出现的治疗方案,人工改造的病毒是目前基因治疗中最常用的载体,转基因+“离体”治疗方式在技术上相对较容易实现,而且“离体”方案更适用于血液细胞相关疾病的基因治疗。 综合疾病的致病机理,β-地中海贫血是非常理想的基因治疗适应症,待技术进一步成熟后,基因治疗有望在临床上得到迅速推广。 * 以上文字由TiPLab原创,仅为促进讨论与交流,不构成法律意见或咨询建议。 TiPLab官宣:招聘 TiPLab视团队为核心资产,更是共同发展的亲密伙伴 我们推崇严肃活泼的极客氛围,给予充分的成长空间 我们希望你能独当一面,在工作中不断实现自身价值 |
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