X連鎖視網膜劈裂癥(XLRS)是一種X染色體隱性遺傳視網膜疾病,以雙側視網膜受累多見。患者常表現為視力損害、內層視網膜劈裂所致黃斑區輪輻狀囊樣改變以及視網膜電圖b波相對于a波不成比例的下降。目前針對此病尚無有效的治療方法,通常以并發癥的治療為主。近年來隨著人們對XLRS認識的不斷加深,腺相關病毒(AAV)介導的基因治療成為了干預該病潛在的新途徑。目前有兩項XLRS基因治療臨床試驗正在開展。這兩項臨床試驗評估了重組AAV-RS1載體的眼部安全性和耐受性,同時探索了其在XLRS患者中使用的安全劑量,但XLRS患者視網膜結構和功能的恢復情況并不理想。相信隨著各項研究的深入和臨床試驗的進展,未來有望為XLRS患者提供更精準有效的治療。
引用本文: 張天璐, 沈吟. X連鎖視網膜劈裂癥的基因治療研究現狀與進展. 中華眼底病雜志, 2021, 37(11): 891-895. doi: 10.3760/cma.j.cn511434-20210816-00439 復制
X連鎖視網膜劈裂癥(XLRS)是一種X染色體隱性遺傳眼底疾病,以雙眼對稱性發病為多見,是引起青少年男性黃斑變性的主要原因之一[1-2]。其以不同程度的視力下降、視野缺損、黃斑中心凹劈裂以及視網膜電圖(ERG)b波相對于a波不成比例的下降為主要臨床表現[3-4]。XLRS的致病基因為視網膜劈裂蛋白(RS1)基因,現已被定位于染色體Xp22.13,可編碼包含224個氨基酸的蛋白質[3,5]。盡管近年來有關XLRS臨床診斷、遺傳分析和分子遺傳學等方面的研究取得了重大進展,但目前的臨床治療仍以隨訪觀察、碳酸酐酶抑制劑等藥物及其并發癥治療為主,尚無有效的預防和治療方法[3-5]。基于XLRS的發生具有明確的基因突變基礎,基因療法或是在基因水平的干預治療或許可成為其治療新方向。現就XLRS基因治療的研究現狀與進展作一綜述。
1 XLRS發病機制
成熟的RS1蛋白由4個部分組成,包括N末端信號序列、環狀區域、RS1區域及C末端氨基酸片段[3]。RS1蛋白在視網膜的視桿細胞、視錐細胞以及雙極細胞中顯著表達[6],參與細胞黏附和細胞間互相作用,對視網膜結構的發育和維持十分重要[3-5,7]。RS1基因突變可導致無功能蛋白的產生或蛋白分泌障礙,從而引發疾病[3]。盡管RS1的基因片段很小,但目前已發現超過300種不同的等位基因突變(http://www.dmd.nl/rs/index.html),其中最為常見的是堿基替換[3,8-9]。目前XLRS的基因型和表型之間尚未發現明確對應關系[7-8,10]。在具有相同突變類型的不同家系和具有不同突變類型的同一家系中,患者的臨床表型不盡相同。這提示XLRS可能同時受其他基因的調控或后天環境的影響[7-8]。
2 基因治療的探索
2.1 AAV的選擇與應用
AAV是一種非致病性單鏈DNA小病毒,在眼科研究中被廣泛用于遺傳性視網膜疾病(IRD)的治療。AAV作為病毒基因轉移載體具有體積小、免疫原性低、安全性高、不插入宿主基因組、宿主范圍廣并且能在組織中長期穩定表達等優點[11]。近期,AAV載體介導的基因治療在Leber先天性黑矇2型中被證明是安全有效的,可恢復視網膜色素上皮(RPE)65基因突變患者的部分視力[12]。許多研究通過重組AAV(rAAV)載體將目的基因運送到視網膜靶細胞(大多為視網膜光感受器細胞或RPE細胞),以防止或延緩視網膜退行性病變[3]。目前已從靈長類動物中分離出12種AAV血清型,各血清型對不同組織的感染效率有所差異[12]。眼科中常用的AAV至少有9種[11,13],AAV2、5、7~9型傾向于轉染視網膜光感受器,而幾乎所有的AAV血清型都可轉染RPE細胞[12,14]。
XLRS是一種由RS1基因缺失或功能喪失引起的X染色體隱性遺傳疾病,而此類單基因隱性遺傳疾病被認為是最適合進行基因治療的疾病,只要恢復基因產物正常水平一小部分,就足以恢復表型[14]。此外,RS1蛋白作為細胞外分泌型蛋白可由初始表達部位向周圍擴散。因此,針對XLRS的基因治療,目的基因無需轉染到視網膜原始表達RS1蛋白的細胞中。
2.2 XLRS動物模型的構建
目前已有3種XLRS小鼠動物模型。Weber等[15]使用lacZ基因和新霉素抗性基因(Neor)插入人RS1基因的小鼠同源性基因(RS1h)第3外顯子框架中,以建立無RS1蛋白表達的基因敲除小鼠模型。Zeng等[16]使用Neor替代RS1h基因的第一外顯子和部分第一內含子以建立無效等位基因小鼠模型。Jablonski等[17]使用乙基亞硝基脲誘導突變的方法,將RS1h基因第二內含子中T>C突變,從而建立了44TNJ小鼠模型。這3種小鼠模型都顯示出與人類XLRS患者相似的視網膜形態和功能改變,在組織學上表現為視網膜內核層的明顯裂開,視網膜各層因細胞異位而出現明顯組織紊亂,在功能上則具有“負性”ERG的典型特征。因此,它們可被用作進一步研究正常和突變RS1蛋白功能及探索XLRS發病機制和基因治療可行性的理想動物模型。
2.3 動物實驗中安全性和有效性的驗證
IRD的基因治療主要通過視網膜下腔和玻璃體腔注射兩種方式進行。視網膜下腔注射可在顯微鏡直視下進行操作,但其可能引發的視網膜脫離風險無法完全規避。對于存在視網膜神經上皮層劈裂或已出現視網膜脫離并發癥的XLRS患者來說,該操作的風險較大。相比之下通過玻璃體腔注射進行XLRS的治療更為安全便捷[18]。
目前通過玻璃體腔和視網膜下腔注射攜帶RS1目的基因的rAAV載體的安全性和有效性在動物實驗中已得到證實。Marangoni等[19]分別將21010、2
1011 vg劑量的AAV8-scRS/IRBP-hRS注射到新西蘭白兔的玻璃體腔內。在注射后的12周內,并未在任一組中觀察到玻璃體炎的臨床癥狀。眼科檢查發現,2
1010 vg劑量組兔眼在注射后第12周表現為玻璃體炎性浸潤明顯減少,而2
1011 vg劑量組兔眼仍有炎性細胞的持續存在。這表明通過玻璃體腔注射給予每只兔眼2
1010 vg劑量的AAV8-scRS/
109、2
1010、2
1011、1.5
1012 vg和2
109、2
1010 vg的劑量將AAV8-scRS/IRBP-hRS注射到新西蘭白兔(觀察時間9個月)和RS1-KO小鼠(觀察時間6個月)玻璃體腔內,其結果證明玻璃體腔注射AAV8-scRS/IRBP-hRS是安全可耐受的。Ye等[21-22]分別以1
109、4
109 vg和4
1010、4
1011 vg的劑量將rAAV2tYF-CB-hRS1注射到RS1-KO小鼠和食蟹猴玻璃體腔內,結果證明該rAAV及給藥方式、劑量可被良好耐受,且該病毒載體幾乎不分布于除注射眼外的其他組織。以上研究結果很好地支持了AAV8-scRS/IRBP-hRS和rAAV2tYF-CB-hRS1在XLRS患者臨床研究治療中的應用。
研究表明,將攜帶目的基因的AAV通過玻璃體腔或視網膜下腔注射到RS1-KO幼年小鼠中可促進視網膜RS1蛋白表達、突觸蛋白PSD95和mGluR6表達、雙極細胞和光感受器細胞數量與排列、光相干斷層掃描(OCT)成像中視網膜形態以及ERG a波、b波振幅和b/a波比值等視網膜結構和功能上的部分恢復[23-26]。Janssen等[27]將AAV2/5-mOP500-hRS1注射到出生后15 d和1、2、7個月的RS1-KO小鼠眼中以評估視網膜下腔注射在疾病晚期不同階段的治療效果,其結果提示,即使是在治療被推遲到了疾病較晚期階段的情況下AAV2/5介導的基因治療對RS1-KO小鼠仍是有效的。這也表明基因治療的有效性似乎并不局限于疾病的早期階段,可能為人類XLRS的基因治療爭取了更多時間。
2014年Byrne等[28]評估了3種不同病毒載體(7m8-rho-RS1、7m8-CAG-RS1、ShH10-CAG-RS1)對RS1-KO小鼠的有效性,結果提示這3種病毒載體均可傳遞RS1基因且能引起多種細胞亞群分泌RS1蛋白。其中含有視紫紅質啟動子的rAAV載體被證明有長期療效。Ou等[29]將AAV8-scRS/IRBP-hRS1注射到成年RS1-KO小鼠玻璃體腔后,其突觸結構蛋白如瞬時受體電位離子通道蛋白1和信號分子會恢復到樹突頂端處的合適位置,而功能上去極化雙極細胞的靜息膜電位也會恢復,這一結果有助于揭示視覺系統中關鍵突觸的可塑性。Zeng等[30]發現,外層視網膜反射帶的數量和形態或許可用于評估RS1-KO小鼠對基因治療的反應。2020年Vijayasarathy等[31]研究發現,抑制小膠質細胞的促炎反應對XLRS的基因治療而言至關重要。因此在小膠質細胞活化和光感受器細胞死亡前進行基因治療可能會給XLRS患者帶來更大益處。
3 基因治療的現狀與展望
3.1 臨床試驗的開展
目前有兩項XLRS基因治療臨床試驗正在開展(http://www.clinicaltrials.gov.)。一項為美國國立眼科研究所(NEI)發起的Ⅰ/Ⅱa期前瞻性、單中心臨床研究(注冊號:NCT02317887),暫納入9例XLRS成年男性患者,分別給予各組患者單眼玻璃體腔注射1×109 、1×1010、1×1011 vg劑量的AAV8-scRS/IRBP-hRS[32]。注射后密切隨訪18個月,并持續隨診15年。主要終點是視網膜功能、眼部結構、不良事件發生率和實驗室檢查以評估AAV8-RS1的眼部安全性;次要終點包括視功能、視野、ERG反應、OCT、抗AAV及抗RS1抗體的變化情況。該研究發現,盡管玻璃體腔注射AAV8-scRS/IRBPhRS會導致全身免疫激活,但9例患者中有8例表現出良好的耐受性,其眼部相關炎癥可通過局部或口服皮質類固醇藥物消退。患者體內抗AAV抗體以劑量相關性遞增。隨訪的18個月期間,這8例患者的最佳矯正視力(BCVA)與基線值的差異不超過10個字母數。另1例患者在隨訪第2周出現炎癥引發的視力下降,隨后在第9個月由于玻璃體積血出現視力大幅度下降,經玻璃體切割手術后視力最終恢復到基線水平。同時,所有患者的視網膜敏感性和ERG反應在隨訪的18個月內均無顯著變化。OCT檢查發現,注射后第2、4周,1×1010 、1×1011 vg劑量組患者注射眼視網膜劈裂囊腔和黃斑中心凹厚度減小,但其對側眼也可觀察到此現象。1×1011 vg劑量組1例患者的視網膜劈裂囊腔在注射后2周顯示出暫時閉合狀態,但隨后又出現囊腔增大和減小的反復變化。
另一項為美國AGTC公司發起的Ⅰ/Ⅱ期非隨機、單組分配臨床研究(注冊號:NCT02416622)。該研究納入了18歲及以上(劑量遞增研究)和6歲及以上(最大耐受劑量研究)XLRS男性患者共27例。成年患者單側眼玻璃體腔注射1×1011 、3×1011 、6×1011 vg劑量的rAAV2tYF-CB-hRS1,6歲及以上的兒童患者單側眼玻璃體腔注射3×1011 vg的rAAV2tYF-CB-hRS1。早期隨訪12個月,并對所有患者進行了長期隨訪。主要終點是隨訪期間患者中經歷不良事件的例數;次要終點包括治療前后12個月BCVA、OCT所示視網膜劈裂囊腔大小以及ERG b波振幅的變化。研究表明,幾乎所有患者(1×1011 vg劑量組:100%;3×1011 vg劑量組:87.5%;6×1011 vg劑量組:92.3%)在早期隨訪中都出現了眼部不良事件,而在其他指標上的變化具有不確定性。
3.2 臨床試驗的局限性
NEI組織開展的臨床試驗表明,1×1011 vg劑量組3例患者均表現出較高的血清AAV中和抗體滴度(1:320~1:2560),其中2例患者在注射后2周內出現抗體滴度的升高,并在隨訪的18個月內持續表現出較高的抗體滴度[32]。然而,視網膜下腔注射則很少引起或僅輕度引起AAV中和抗體滴度升高,很可能是因為玻璃體腔的免疫赦免特性低于視網膜下腔環境[32]。由于臨床試驗無法達到既定療效終點,美國AGTC公司于2018年終止了XLRS的臨床研究并停止了rAAV2tYF-CB-hRS1的開發。隨后美國AGTC公司和美國TeamedOn公司達成許可協議,將重新啟動XLRS相關項目的臨床開發,并探索視網膜下腔注射rAAV2tYF-CB-hRS1可能帶來的潛在臨床效益(https://www.nasdaq.com/press-release/teamedon-and-agtc-announce-a-licensing-agreement-advancing-x-linked-retinoschisis)。
此外,這兩項臨床試驗納入對象大多為成年XLRS患者,往往已表現出嚴重的視力損害和不可逆的視網膜變性[3]。美國AGTC公司發起的臨床試驗也僅在成年受試者中完成劑量遞增研究后,才進行6歲以上受試者的招募。因而重新界定接受基因治療的受試者年齡,將其提前至疾病早期,可能有助于提升基因治療在臨床研究中的有效性。同時研究表明,小膠質細胞激活的炎癥級聯反應是許多視網膜退行性變疾病中的早期事件[33]。因此,在進行基因治療干預的同時抑制小膠質細胞相關炎癥或細胞毒性反應,或許能延緩或阻止視網膜變性過程。
4 展望
隨著人們對XLRS在分子遺傳學、發病機制以及基因診療等方面的不斷深入認識,基因治療或將成為治療XLRS的重要手段,甚至造福眾多IRD患者。目前有至少26個IRD基因治療相關臨床試驗正在進行或即將開展,如色素性視網膜炎(MERTK、RPGR、PDE6B、RPE65基因突變)、Leber遺傳性視神經病變(ND4基因突變)、先天性黑矇(RPE6基因突變)、XLRS(RS1基因突變)、無脈絡膜癥(CHM基因突變)以及全色盲(CNGA3、CNGB3基因突變)[34]。
AAV介導的基因治療在IRD的治療研究中已取得重大進展,但其負載基因長度有限的問題亟待解決[35-36]。此外,盡管基因治療可導入正常功能基因以恢復缺陷基因編碼的蛋白,但這對于常染色體顯性遺傳IRD 的治療是不足的[37]。同時新技術的出現也為IRD的治療提供了新的可能性,如干細胞治療、光遺傳學療法、視網膜假體植入和反義抑制劑(如核酶、反義寡核苷酸和小干擾RNA等)介導的mRNA沉默策略和成簇規律間隔的短回文重復序列及其相關蛋白9系統基因編輯技術等[34,36,38-43]。結合不同技術對IRD進行階段性治療,或將成為一種全新的治療模式[36]。面對基因治療等眾多新興治療技術的復雜性和不確定性,我們需投入更多的人力物力深入探索,以尋求更加安全有效的治療方法。
X連鎖視網膜劈裂癥(XLRS)是一種X染色體隱性遺傳眼底疾病,以雙眼對稱性發病為多見,是引起青少年男性黃斑變性的主要原因之一[1-2]。其以不同程度的視力下降、視野缺損、黃斑中心凹劈裂以及視網膜電圖(ERG)b波相對于a波不成比例的下降為主要臨床表現[3-4]。XLRS的致病基因為視網膜劈裂蛋白(RS1)基因,現已被定位于染色體Xp22.13,可編碼包含224個氨基酸的蛋白質[3,5]。盡管近年來有關XLRS臨床診斷、遺傳分析和分子遺傳學等方面的研究取得了重大進展,但目前的臨床治療仍以隨訪觀察、碳酸酐酶抑制劑等藥物及其并發癥治療為主,尚無有效的預防和治療方法[3-5]。基于XLRS的發生具有明確的基因突變基礎,基因療法或是在基因水平的干預治療或許可成為其治療新方向。現就XLRS基因治療的研究現狀與進展作一綜述。
1 XLRS發病機制
成熟的RS1蛋白由4個部分組成,包括N末端信號序列、環狀區域、RS1區域及C末端氨基酸片段[3]。RS1蛋白在視網膜的視桿細胞、視錐細胞以及雙極細胞中顯著表達[6],參與細胞黏附和細胞間互相作用,對視網膜結構的發育和維持十分重要[3-5,7]。RS1基因突變可導致無功能蛋白的產生或蛋白分泌障礙,從而引發疾病[3]。盡管RS1的基因片段很小,但目前已發現超過300種不同的等位基因突變(http://www.dmd.nl/rs/index.html),其中最為常見的是堿基替換[3,8-9]。目前XLRS的基因型和表型之間尚未發現明確對應關系[7-8,10]。在具有相同突變類型的不同家系和具有不同突變類型的同一家系中,患者的臨床表型不盡相同。這提示XLRS可能同時受其他基因的調控或后天環境的影響[7-8]。
2 基因治療的探索
2.1 AAV的選擇與應用
AAV是一種非致病性單鏈DNA小病毒,在眼科研究中被廣泛用于遺傳性視網膜疾病(IRD)的治療。AAV作為病毒基因轉移載體具有體積小、免疫原性低、安全性高、不插入宿主基因組、宿主范圍廣并且能在組織中長期穩定表達等優點[11]。近期,AAV載體介導的基因治療在Leber先天性黑矇2型中被證明是安全有效的,可恢復視網膜色素上皮(RPE)65基因突變患者的部分視力[12]。許多研究通過重組AAV(rAAV)載體將目的基因運送到視網膜靶細胞(大多為視網膜光感受器細胞或RPE細胞),以防止或延緩視網膜退行性病變[3]。目前已從靈長類動物中分離出12種AAV血清型,各血清型對不同組織的感染效率有所差異[12]。眼科中常用的AAV至少有9種[11,13],AAV2、5、7~9型傾向于轉染視網膜光感受器,而幾乎所有的AAV血清型都可轉染RPE細胞[12,14]。
XLRS是一種由RS1基因缺失或功能喪失引起的X染色體隱性遺傳疾病,而此類單基因隱性遺傳疾病被認為是最適合進行基因治療的疾病,只要恢復基因產物正常水平一小部分,就足以恢復表型[14]。此外,RS1蛋白作為細胞外分泌型蛋白可由初始表達部位向周圍擴散。因此,針對XLRS的基因治療,目的基因無需轉染到視網膜原始表達RS1蛋白的細胞中。
2.2 XLRS動物模型的構建
目前已有3種XLRS小鼠動物模型。Weber等[15]使用lacZ基因和新霉素抗性基因(Neor)插入人RS1基因的小鼠同源性基因(RS1h)第3外顯子框架中,以建立無RS1蛋白表達的基因敲除小鼠模型。Zeng等[16]使用Neor替代RS1h基因的第一外顯子和部分第一內含子以建立無效等位基因小鼠模型。Jablonski等[17]使用乙基亞硝基脲誘導突變的方法,將RS1h基因第二內含子中T>C突變,從而建立了44TNJ小鼠模型。這3種小鼠模型都顯示出與人類XLRS患者相似的視網膜形態和功能改變,在組織學上表現為視網膜內核層的明顯裂開,視網膜各層因細胞異位而出現明顯組織紊亂,在功能上則具有“負性”ERG的典型特征。因此,它們可被用作進一步研究正常和突變RS1蛋白功能及探索XLRS發病機制和基因治療可行性的理想動物模型。
2.3 動物實驗中安全性和有效性的驗證
IRD的基因治療主要通過視網膜下腔和玻璃體腔注射兩種方式進行。視網膜下腔注射可在顯微鏡直視下進行操作,但其可能引發的視網膜脫離風險無法完全規避。對于存在視網膜神經上皮層劈裂或已出現視網膜脫離并發癥的XLRS患者來說,該操作的風險較大。相比之下通過玻璃體腔注射進行XLRS的治療更為安全便捷[18]。
目前通過玻璃體腔和視網膜下腔注射攜帶RS1目的基因的rAAV載體的安全性和有效性在動物實驗中已得到證實。Marangoni等[19]分別將21010、2
1011 vg劑量的AAV8-scRS/IRBP-hRS注射到新西蘭白兔的玻璃體腔內。在注射后的12周內,并未在任一組中觀察到玻璃體炎的臨床癥狀。眼科檢查發現,2
1010 vg劑量組兔眼在注射后第12周表現為玻璃體炎性浸潤明顯減少,而2
1011 vg劑量組兔眼仍有炎性細胞的持續存在。這表明通過玻璃體腔注射給予每只兔眼2
1010 vg劑量的AAV8-scRS/
109、2
1010、2
1011、1.5
1012 vg和2
109、2
1010 vg的劑量將AAV8-scRS/IRBP-hRS注射到新西蘭白兔(觀察時間9個月)和RS1-KO小鼠(觀察時間6個月)玻璃體腔內,其結果證明玻璃體腔注射AAV8-scRS/IRBP-hRS是安全可耐受的。Ye等[21-22]分別以1
109、4
109 vg和4
1010、4
1011 vg的劑量將rAAV2tYF-CB-hRS1注射到RS1-KO小鼠和食蟹猴玻璃體腔內,結果證明該rAAV及給藥方式、劑量可被良好耐受,且該病毒載體幾乎不分布于除注射眼外的其他組織。以上研究結果很好地支持了AAV8-scRS/IRBP-hRS和rAAV2tYF-CB-hRS1在XLRS患者臨床研究治療中的應用。
研究表明,將攜帶目的基因的AAV通過玻璃體腔或視網膜下腔注射到RS1-KO幼年小鼠中可促進視網膜RS1蛋白表達、突觸蛋白PSD95和mGluR6表達、雙極細胞和光感受器細胞數量與排列、光相干斷層掃描(OCT)成像中視網膜形態以及ERG a波、b波振幅和b/a波比值等視網膜結構和功能上的部分恢復[23-26]。Janssen等[27]將AAV2/5-mOP500-hRS1注射到出生后15 d和1、2、7個月的RS1-KO小鼠眼中以評估視網膜下腔注射在疾病晚期不同階段的治療效果,其結果提示,即使是在治療被推遲到了疾病較晚期階段的情況下AAV2/5介導的基因治療對RS1-KO小鼠仍是有效的。這也表明基因治療的有效性似乎并不局限于疾病的早期階段,可能為人類XLRS的基因治療爭取了更多時間。
2014年Byrne等[28]評估了3種不同病毒載體(7m8-rho-RS1、7m8-CAG-RS1、ShH10-CAG-RS1)對RS1-KO小鼠的有效性,結果提示這3種病毒載體均可傳遞RS1基因且能引起多種細胞亞群分泌RS1蛋白。其中含有視紫紅質啟動子的rAAV載體被證明有長期療效。Ou等[29]將AAV8-scRS/IRBP-hRS1注射到成年RS1-KO小鼠玻璃體腔后,其突觸結構蛋白如瞬時受體電位離子通道蛋白1和信號分子會恢復到樹突頂端處的合適位置,而功能上去極化雙極細胞的靜息膜電位也會恢復,這一結果有助于揭示視覺系統中關鍵突觸的可塑性。Zeng等[30]發現,外層視網膜反射帶的數量和形態或許可用于評估RS1-KO小鼠對基因治療的反應。2020年Vijayasarathy等[31]研究發現,抑制小膠質細胞的促炎反應對XLRS的基因治療而言至關重要。因此在小膠質細胞活化和光感受器細胞死亡前進行基因治療可能會給XLRS患者帶來更大益處。
3 基因治療的現狀與展望
3.1 臨床試驗的開展
目前有兩項XLRS基因治療臨床試驗正在開展(http://www.clinicaltrials.gov.)。一項為美國國立眼科研究所(NEI)發起的Ⅰ/Ⅱa期前瞻性、單中心臨床研究(注冊號:NCT02317887),暫納入9例XLRS成年男性患者,分別給予各組患者單眼玻璃體腔注射1×109 、1×1010、1×1011 vg劑量的AAV8-scRS/IRBP-hRS[32]。注射后密切隨訪18個月,并持續隨診15年。主要終點是視網膜功能、眼部結構、不良事件發生率和實驗室檢查以評估AAV8-RS1的眼部安全性;次要終點包括視功能、視野、ERG反應、OCT、抗AAV及抗RS1抗體的變化情況。該研究發現,盡管玻璃體腔注射AAV8-scRS/IRBPhRS會導致全身免疫激活,但9例患者中有8例表現出良好的耐受性,其眼部相關炎癥可通過局部或口服皮質類固醇藥物消退。患者體內抗AAV抗體以劑量相關性遞增。隨訪的18個月期間,這8例患者的最佳矯正視力(BCVA)與基線值的差異不超過10個字母數。另1例患者在隨訪第2周出現炎癥引發的視力下降,隨后在第9個月由于玻璃體積血出現視力大幅度下降,經玻璃體切割手術后視力最終恢復到基線水平。同時,所有患者的視網膜敏感性和ERG反應在隨訪的18個月內均無顯著變化。OCT檢查發現,注射后第2、4周,1×1010 、1×1011 vg劑量組患者注射眼視網膜劈裂囊腔和黃斑中心凹厚度減小,但其對側眼也可觀察到此現象。1×1011 vg劑量組1例患者的視網膜劈裂囊腔在注射后2周顯示出暫時閉合狀態,但隨后又出現囊腔增大和減小的反復變化。
另一項為美國AGTC公司發起的Ⅰ/Ⅱ期非隨機、單組分配臨床研究(注冊號:NCT02416622)。該研究納入了18歲及以上(劑量遞增研究)和6歲及以上(最大耐受劑量研究)XLRS男性患者共27例。成年患者單側眼玻璃體腔注射1×1011 、3×1011 、6×1011 vg劑量的rAAV2tYF-CB-hRS1,6歲及以上的兒童患者單側眼玻璃體腔注射3×1011 vg的rAAV2tYF-CB-hRS1。早期隨訪12個月,并對所有患者進行了長期隨訪。主要終點是隨訪期間患者中經歷不良事件的例數;次要終點包括治療前后12個月BCVA、OCT所示視網膜劈裂囊腔大小以及ERG b波振幅的變化。研究表明,幾乎所有患者(1×1011 vg劑量組:100%;3×1011 vg劑量組:87.5%;6×1011 vg劑量組:92.3%)在早期隨訪中都出現了眼部不良事件,而在其他指標上的變化具有不確定性。
3.2 臨床試驗的局限性
NEI組織開展的臨床試驗表明,1×1011 vg劑量組3例患者均表現出較高的血清AAV中和抗體滴度(1:320~1:2560),其中2例患者在注射后2周內出現抗體滴度的升高,并在隨訪的18個月內持續表現出較高的抗體滴度[32]。然而,視網膜下腔注射則很少引起或僅輕度引起AAV中和抗體滴度升高,很可能是因為玻璃體腔的免疫赦免特性低于視網膜下腔環境[32]。由于臨床試驗無法達到既定療效終點,美國AGTC公司于2018年終止了XLRS的臨床研究并停止了rAAV2tYF-CB-hRS1的開發。隨后美國AGTC公司和美國TeamedOn公司達成許可協議,將重新啟動XLRS相關項目的臨床開發,并探索視網膜下腔注射rAAV2tYF-CB-hRS1可能帶來的潛在臨床效益(https://www.nasdaq.com/press-release/teamedon-and-agtc-announce-a-licensing-agreement-advancing-x-linked-retinoschisis)。
此外,這兩項臨床試驗納入對象大多為成年XLRS患者,往往已表現出嚴重的視力損害和不可逆的視網膜變性[3]。美國AGTC公司發起的臨床試驗也僅在成年受試者中完成劑量遞增研究后,才進行6歲以上受試者的招募。因而重新界定接受基因治療的受試者年齡,將其提前至疾病早期,可能有助于提升基因治療在臨床研究中的有效性。同時研究表明,小膠質細胞激活的炎癥級聯反應是許多視網膜退行性變疾病中的早期事件[33]。因此,在進行基因治療干預的同時抑制小膠質細胞相關炎癥或細胞毒性反應,或許能延緩或阻止視網膜變性過程。
4 展望
隨著人們對XLRS在分子遺傳學、發病機制以及基因診療等方面的不斷深入認識,基因治療或將成為治療XLRS的重要手段,甚至造福眾多IRD患者。目前有至少26個IRD基因治療相關臨床試驗正在進行或即將開展,如色素性視網膜炎(MERTK、RPGR、PDE6B、RPE65基因突變)、Leber遺傳性視神經病變(ND4基因突變)、先天性黑矇(RPE6基因突變)、XLRS(RS1基因突變)、無脈絡膜癥(CHM基因突變)以及全色盲(CNGA3、CNGB3基因突變)[34]。
AAV介導的基因治療在IRD的治療研究中已取得重大進展,但其負載基因長度有限的問題亟待解決[35-36]。此外,盡管基因治療可導入正常功能基因以恢復缺陷基因編碼的蛋白,但這對于常染色體顯性遺傳IRD 的治療是不足的[37]。同時新技術的出現也為IRD的治療提供了新的可能性,如干細胞治療、光遺傳學療法、視網膜假體植入和反義抑制劑(如核酶、反義寡核苷酸和小干擾RNA等)介導的mRNA沉默策略和成簇規律間隔的短回文重復序列及其相關蛋白9系統基因編輯技術等[34,36,38-43]。結合不同技術對IRD進行階段性治療,或將成為一種全新的治療模式[36]。面對基因治療等眾多新興治療技術的復雜性和不確定性,我們需投入更多的人力物力深入探索,以尋求更加安全有效的治療方法。