攜帶型細胞儀「平民化」基因療法，加速2.0時代！

近日，《麻省理工科技評論》推出「2017年十大突破技術」，「基因療法2.0」位列其中，有望在今年迎來新的突破。

基因療法（gene therapy）是指將外源正常基因導入靶細胞，以糾正或補償因基因缺陷或異常引起的疾病，最終實現治療目的，有著超30年的發展歷史。雖然過程頗為坎坷，但是隨著載體病毒、遞送機制的優化，基因療法進入2.0時代，在癌症、罕見病治療上展現出很好的前景。

據悉，UniQure公司的Glybera（治療家族性脂蛋白脂酶缺乏症）以及GSK的Strimvelis（治療嚴重聯合免疫缺陷病）兩款基因治療產品已經在歐洲獲批上市。2017年，Spark Therapeutics旗下的基因療法Voretigene Neparvovec（治療遺傳性視網膜疾病）有望成為首個獲FDA批准的產品。

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基因療法2.0：成功治療鐮刀細胞貧血症

3月2日，一篇發表在《NEJM》期刊的文章引起行業內關注。來自於美國BlueBird公司和巴黎Necker兒童醫院的研究團隊利用基因療法成功拯救了一名患有鐮刀細胞貧血病的15歲男孩。

鐮刀細胞貧血病是一種單基因遺傳病，每年約有27.5萬新生兒被確診為患有此病。因為β-珠蛋白基因突變，患者體內正常血紅蛋白HbA轉變為有害的血紅蛋白HbS，紅細胞扭曲成鐮刀狀，不能正常攜帶氧氣且造成全身血管阻塞。雖然傳統的骨髓移植可以治療，但是多數患者很難找到匹配的骨髓捐贈，且存在免疫排斥的風險。

現在，基因療法為這一常見遺傳病帶來了新希望。

BlueBird研發了一種藥物LentiGlobin BB305，將抗鐮狀β-珠蛋白基因（antisickling β-globin gene）導入病毒載體中。該藥物能夠將正確的β-珠蛋白基因轉入來源於患者體內的造血幹細胞中，再將這些經過改造的造血幹細胞進行體外擴增，最後輸送回患者體內。3個月後，患者體內開始生成正常的血紅蛋白，且血液檢測正常。

雖然這是基因療法首次在常見遺傳病上「展露身手」，且還需要投入更多的臨床試驗，但是我們依然期待它在未來開創出更多的驚喜。

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技術壁壘

目前已開展的臨床試驗多針對致病基因單一且清晰的罕見疾病，對於其他多基因疾病或者致病機理不明朗的疾病，基因療法很難開展。而且，即便是已經成功開展臨床試驗的療法，也面連著技術門檻高、治療費用昂貴等問題，能從中受益的患者很有限。

幾年前，西雅圖弗雷德?哈金森癌症研究中心從事基因治療研究的Jennifer Adair開展了首個基因治療試驗。他們篩選到一個基因，負責保護癌症患者抵抗化療的副作用。研究團隊通過病毒載體將該DNA片段導入患者血液細胞中，再將這些改造的血液細胞回輸至患者體內，發揮治療作用。

這一臨床試驗招募了11名患者，且成效顯著。但是，Adair表示，臨床試驗中需要3名科學家在一間數百萬美元打造的無菌室里96小時無間斷處理患者的細胞。「我們需要簡化這一過程。」 Adair強調。

伴隨著基因療法的快速發展，罕見病、癌症這類曾被判「死刑」的疾病也逐步迎來新曙光。但是，科學家們開始擔心，基因療法過於複雜，而且欠缺訓練有素的技術人員和合適的設備。

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攜帶型儀器實現「gene therapy in a box」

如何實現細胞的自動化製備？這是Adair團隊試圖「平民化」基因療法的關鍵。

他們採用了一款由德國儀器製造商Miltenyi出售的細胞處理設備——Prodigy，它能夠自動化完成基因療法中關鍵的步驟——細胞製備、擴增。細胞從一端輸入儀器，在其內運行30小時後從另一端輸出，即可用於治療，大大縮短了細胞處理時間。

Adair希望，這種移動式儀器能夠將基因療法推廣至更多的國家和地球，包括艾滋病流行最嚴重的非洲。

Prodigy：外形小巧，重約150磅，表面裝備有明亮的玻璃罩、整齊的儀錶盤和彎曲的輸液軟管。患者細胞會在軟管內輸送，與各類化學物質接觸、反應，最終與攜帶有目標DNA的病毒載體融合。

Prodigy售價約為15萬美元，一位患者所需細胞製備的試劑成本約為1.2萬美元。德國營銷經理Katharina Winnem?ller表示：「這一移動式設備大大簡化了細胞治療過程。雖然這並不意味著每一個鄉村醫院都能開展相關治療，但是它能夠顯著降低患者的治療成本。」

除了Miltenyi，其他研究機構和公司也在積極研發類似的細胞處理設備，例如General Electric（通用電氣）收購了一家專門處理細胞的公司Biosafe，麻省理工學院的德雷珀實驗室正在開發一款微流體設備，用於CAR-T療法的前期準備。

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應用方向：CAR-T療法

這種攜帶型細胞處理設備還可以推進一種癌症療法——嵌合抗原受體T細胞免疫療法的發展，也就是我們所熟知的「CAR-T」療法。作為一種新型細胞療法，CAR-T技術已經在在急性白血病和非霍奇金淋巴瘤的治療上有著顯著的療效，被認為是最有前景的腫瘤治療方式之一。

「CAR」代表嵌合抗原受體，「T」代表免疫系統的「哨兵」——T細胞。「CAR-T」則是通過基因工程技術給T細胞加入一個能識別腫瘤細胞並且同時激活T細胞的嵌合抗體，使其能夠攻擊腫瘤，且能夠在體內長期記憶、擴增，實現長效性。

值得注意的是，在回輸至患者體內之前，T細胞的分離、改造到擴增需要2周左右的時間，花費時間較長，且涉及很多步驟，容易形成差異和不確定性。

目前，輝瑞、安進、新基、諾華、Juno和Kite Pharma等多家製藥企業紛紛開始布局CAR-T研發。其中，諾華有望成為首個CAR-T療法獲批上市的公司。去年，諾華就已經完成了利用CAR-T治療白血病患兒的全球性臨床試驗，82%的患者都取得了顯著的療效。

但是對於如何開展治療，諾華依然面臨很多挑戰。他們需要依賴於專門提供冷凍細胞運輸服務Cryoport公司，實現患者細胞的空中運輸。諾華的細胞處理實驗室位於美國新澤西州的莫里斯普萊恩斯（Morris Plains），在這裡實現CAR-T細胞的製備和擴增。

很顯然，這一系列過程繁瑣、昂貴且費時，更重要的是因為每個患者的T細胞不一樣，製備的細胞質量差異較大，製備成本也較高。這意味著，並不是所有患者都能負擔得起這一治療。

諾華免疫腫瘤研發部主席Philip Gotwals表示：「考慮到這一繁瑣的治療步驟，能夠接受治療的患者很有限。如果我們不能實現細胞製備的自動化，這意味著我們需要建造更多類似的細胞製備實驗基地。」

現在，這些攜帶型細胞製備儀器將有望取代實驗室，推動基因療法基礎研究和臨床試驗的開展。或許，不久的將來，世界各地的醫生可以通過網路訂購合適的細胞製備儀，用於罕見病、癌症等疾病的治療。

參考資料：

This Lab-in-a-Box Could Make Gene Therapy Less Elitist

Gene Therapy 2.0

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