基因治療又現(xiàn)曙光，關(guān)于地貧你知多少

12月7日-10日，一年一度的美國(guó)血液學(xué)會(huì)（ASH）如期而至，盛會(huì)上來自全世界的血液學(xué)工作者發(fā)表著最新進(jìn)展。如拜耳公布了其AAV基因療法在A型血友病的1/2期臨床試驗(yàn)中取得積極數(shù)據(jù)，Sangamo公布針對(duì)β地貧的1/2期臨床最新數(shù)據(jù)，這是繼CRISPR Therapeutics和Vertex Pharmaceuticals宣布其CTX001在臨床1/2期試驗(yàn)對(duì)輸血依賴性β地中海貧血癥（TDT）和嚴(yán)重鐮狀細(xì)胞貧血癥（SCD）中的有效治療數(shù)據(jù)后的，基因治療在遺傳類血液疾病中又一捷報(bào)。同時(shí)今年6月，Bluebird bio公司也宣布其基因療法Zynteglo被歐盟批準(zhǔn)上市治療β地貧。越來越多的科研團(tuán)隊(duì)加入基因治療地貧的研發(fā)隊(duì)伍，既讓我們看到基因療法治愈遺傳疾病的潛能，同時(shí)也慶幸這類真正“缺醫(yī)少藥”的罕見疾病逐漸受到社會(huì)廣泛關(guān)注。所以，本期我們就與大家一起走進(jìn)這類不被大眾熟悉的疾病—地中海貧血，重點(diǎn)關(guān)注其在國(guó)內(nèi)的情況。

 

一、什么是遺傳性血液病

 

 

遺傳性血液�。╤ereditary blood diseases）是指遺傳因素引起的血液系統(tǒng)造血功能紊亂的疾病，主要包括遺傳性紅細(xì)胞系統(tǒng)疾病，遺傳性白細(xì)胞系統(tǒng)疾病以及遺傳性出血疾病幾大類。其代表性疾病主要有地中海貧血（Thalassemia，簡(jiǎn)稱地貧），鐮刀形紅細(xì)胞貧血癥（Sickle Cell Disease, SCD）血小板無(wú)力癥（Glanzmann thrombasthenia），血友病（Hemophilia）等[1]。其中地貧和SCD均屬于基因突變使血紅蛋白缺陷而導(dǎo)致的遺傳性紅細(xì)胞系統(tǒng)疾病，故�？梢杂糜诨�因療法根治！如CTX001采用CRISPR/Cas9技術(shù)編輯病人自體CD34+造血干細(xì)胞后回輸病人體內(nèi)，從而源源不斷的產(chǎn)生正常血紅蛋白以達(dá)到治療甚至治愈地貧和SCD的效果。

 

 

二、地貧和鐮狀細(xì)胞貧血癥屬于罕見病嗎？

 

1. 地貧和鐮狀細(xì)胞貧血癥的發(fā)病現(xiàn)狀

地貧和鐮狀細(xì)胞貧血癥屬于罕見病的說法似乎已經(jīng)被廣泛傳播，不過這種說法還有待考量。先看一組數(shù)據(jù)：1925年，國(guó)際上Cooley和Lee 首先描述地中海貧血；我國(guó)于1940年首次報(bào)道廣州3名地貧患者，而后陸續(xù)發(fā)現(xiàn)于北京，浙江等地區(qū)，20世紀(jì)中期，一次覆蓋全國(guó)20個(gè)省市（自治區(qū)）的90萬(wàn)人大規(guī)模血紅蛋白病調(diào)查，基本闡明了中國(guó)長(zhǎng)江以南是地貧高發(fā)區(qū)，尤以廣西，廣東和海南三�。▍^(qū)）為甚[2,3]。

圖1：我國(guó)地貧主要分布區(qū)域[2]

 

據(jù)《中國(guó)地中海貧血防治藍(lán)皮書（2015）》的數(shù)據(jù)顯示，目前我國(guó)“地貧”基因攜帶者約3000萬(wàn)人，涉及近3000萬(wàn)家庭一億人口，其中重型和中間型“地貧”患者約30萬(wàn)人且正以每年約10％的速度遞增[3]。

地貧主要分布在包括中國(guó)南方在內(nèi)的全球瘧疾高發(fā)的熱帶和亞熱帶地區(qū)，我國(guó)長(zhǎng)江以南廣大地域是地中海貧血的高發(fā)區(qū)，尤其以廣西、廣東和海南三省為甚。其中廣西地貧發(fā)病率最高，人群中每4~5人就有1個(gè)地貧缺陷基因攜帶者，每55個(gè)家庭就有1個(gè)有重型地貧出生風(fēng)險(xiǎn)，如果沒有嚴(yán)格的防控措施，每出生200~250個(gè)胎兒就有1個(gè)重型地貧患兒；其次是廣東，地貧基因攜帶者大于10%，以2019年人口數(shù)1.13億人計(jì)算，地貧基因攜帶者超過1000萬(wàn)人[3]。

 

2. 如何定義罕見��？

回到開始的問題上，關(guān)于罕見病的定義，是指發(fā)病率很低、很少見的疾病，一般為慢性、嚴(yán)重的疾病。但不同國(guó)家定義不同：

表1. 不同國(guó)家對(duì)于罕見病的定義[4]

 

由上表看到，不同國(guó)家對(duì)于罕見病定義依國(guó)情而不同，但在中國(guó)，罕見病一直沒有明確的法律釋義。2010年5 月，中華醫(yī)學(xué)會(huì)醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)分會(huì)在上海舉辦的中國(guó)罕見病定義專家研討會(huì)上，與會(huì)專家建議將中國(guó)的罕見病定義為患病率小于1/500,000或新生兒發(fā)病率小于1/10,000 的疾病。據(jù)此估算，中國(guó)罕見病患者人數(shù)約為1,680萬(wàn)。如果按照30萬(wàn)的發(fā)病人數(shù)計(jì)算，地貧剛好大于這個(gè)發(fā)病率。

 

3. 地貧可能并不屬于罕見病，而鐮狀細(xì)胞貧血癥卻在列！

2018年5月，國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部、工業(yè)和信息化部、國(guó)家藥品監(jiān)督管理局、國(guó)家中醫(yī)藥管理局五部門聯(lián)合公布《第一批罕見病目錄》，收錄了121種罕見病。這是中國(guó)政府首次以疾病目錄的形式界定何為罕見病。

在這個(gè)列表里，我們并沒有看到地貧，不過鐮狀細(xì)胞貧血癥卻在列。因?yàn)樵谖覈?guó)，鐮狀細(xì)胞貧血癥發(fā)病率很低，主要集中在黑色人種，如在非洲黑人中的發(fā)病率最高，在意大利，希臘等地中海沿岸國(guó)家和印度等地，發(fā)病人數(shù)也不少，目前主要在我國(guó)南方發(fā)現(xiàn)這類案例。所以地貧是否屬于罕見病一直沒有明確說法。至少目前數(shù)據(jù)看來，地貧儼然已成為西南地區(qū)的常見病，因此嚴(yán)格防控以及治療措施的重要性不言而明[5]！

 

三、地貧的致病機(jī)理

 

地貧最早發(fā)現(xiàn)于地中海人群，故稱為地中海貧血，又稱海洋性貧血或珠蛋白生成障礙性貧血，由于珠蛋白基因表達(dá)異常而無(wú)法形成正常功能的血紅蛋白而引發(fā)，是一種常染色體陰性遺傳病，是最早在分子水平上闡述其病理學(xué)機(jī)制的人類遺傳病之一。具體致病機(jī)理[6]如下：

如下圖所示，人體正常血紅蛋白結(jié)構(gòu)有2條α-珠蛋白和2條β-珠蛋白分別攜帶一個(gè)血紅素后聚合形成血紅蛋白（hemoglobin，Hb）四聚體，承擔(dān)人體內(nèi)氧運(yùn)輸任務(wù)，當(dāng)α-珠蛋白與β-珠蛋白比例（正常比例為α：β=1）失衡，地貧發(fā)病。

圖2. 人類正常珠蛋白基因示意圖

 

圖3. 人類α-和β-珠蛋白基因定位與結(jié)構(gòu)[6]

 

【注】：α-珠蛋白基因位于16號(hào)染色體16p13.3位點(diǎn)，本基因簇含有胚胎期表達(dá)基因（ζ）一個(gè)，胎兒與成人期表達(dá)基因（α1和α2）2個(gè)，假基因（ψζ，ψα1）2個(gè)，疑似珠蛋白假基因（ψα2，θ）2個(gè)，以上α族基因的表達(dá)受控于重要調(diào)控位點(diǎn)HS-40。同理β-珠蛋白基因簇位于11號(hào)染色體11p15.3位點(diǎn)，排列有胚胎期表達(dá)基因（ε）1個(gè)，胎兒期表達(dá)基因（ Gγ，αγ）2個(gè)，成人期表達(dá)基因（β和δ）2個(gè)，假基因（ψβ）1個(gè)，以上β族基因表達(dá)受控于座位調(diào)控區(qū)（LCR, locus control region）[6]。

 

1. 地貧的種類

根據(jù)異常表達(dá)基因的不同，可分為α-地貧，β-地貧，δ-地貧，γ-地貧，δγ-地貧，εγδβ-地貧，其中α-和β-地貧較為常見。此外依據(jù)病情輕重不同，β-地貧又分為重型，中型和輕型，α-地貧又分為靜止型，輕型，中間型和重型。具體如下表所示

表2. 根據(jù)基因型對(duì)地貧進(jìn)行分類及其表現(xiàn)型[6]

 

2. 地貧的主要突變形式

α-和β-地貧較為常見，下面主要看這2種地貧的突變形式。

α-地貧：主要由基因缺失引起的，如下表（-α3.7/）和（-α4.2/）是中國(guó)人最常見的α+-地貧（α-基因功能部分保留記為α+，功能完全喪失記為α0）；除了基因缺失，也有少部分是由基因點(diǎn)突變引起的，目前在中國(guó)已報(bào)道了12種非缺失型α-地貧，其中αWSα/（Hb Westmead，靜止型α-地貧）最為常見。

表3. α-地貧主要不同突變形式的占比

 

β-地貧：主要由基因點(diǎn)突變引起，全世界發(fā)現(xiàn)200多種，中國(guó)已報(bào)道48種。其中常見突變有6種，CD41-42(-TCTT缺失)，約占45％，其次是IVS-II654，CD17(A到T點(diǎn)突變)，TATA盒子-28等。如下表所示

表4. β-地貧主要不同突變形式的占比[6]

 

四、地貧治療有方？

 

目前臨床上針對(duì)地貧的處置方法有輸血，鐵螯合劑治療，脾臟切除等等[6]（為什么用“處置”而非“治療”？那是因?yàn)橐陨戏椒▋H僅是起到緩解與維持作用且存在嚴(yán)重副作用或局限性，并不能治愈）。

 

1. 輸血：輸血療法為目前地貧主要處置措施，目的在于維持正常血紅蛋白水平，預(yù)防慢性供氧不足等以及代償性骨髓增生等并發(fā)癥，此外為了避免輸血反應(yīng)，輸入的是洗滌紅細(xì)胞，即少白細(xì)胞的紅細(xì)胞，但反復(fù)輸血使體內(nèi)鐵負(fù)荷增加，存在嚴(yán)重副作用，即含鐵血黃素沉著癥，必須同時(shí)接受去鐵治療；
2. 除鐵治療：如上所述，機(jī)體鐵負(fù)荷增加，紅系細(xì)胞造血過剩，腸道鐵吸收也會(huì)增加，機(jī)體排鐵障礙，若不及時(shí)去鐵，會(huì)引起發(fā)育停滯，肝硬化，糖尿病，心功能衰竭等，但去鐵治療同樣存在嚴(yán)重不良反應(yīng)。常用鐵螯合劑包括得斯芬（Desferrioxamine，去鐵胺甲磺酸鹽注射劑；不良反應(yīng)有致白內(nèi)障，長(zhǎng)骨發(fā)育障礙等），奧貝安可（Deferiprone，L1，去鐵酮片；不良反應(yīng)有關(guān)節(jié)痛，腸道反應(yīng)和鋅缺乏等），恩瑞格（Deferasirox，Exjade，地拉羅司分散片；不良反應(yīng)有胃腸道反應(yīng)，皮疹，聽覺減退等）；
3. 脾臟切除：對(duì)于經(jīng)輸血及規(guī)范的去鐵治療而鐵負(fù)荷仍然增加的患兒考慮脾臟切除，但脾臟切除會(huì)增加嚴(yán)重?cái)⊙�癥發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，且脾切除對(duì)重型β-地貧治療效果仍然差；

4. 造血干細(xì)胞移植（hematopoietic stemcell transplantation, HSCT）：此法是目前唯一能根治重型β-地貧的方法。以人類白細(xì)胞抗原（HLA）配型選擇供體，方式有骨髓移植，外周血干細(xì)胞移植，臍血移植，但因合適的供體來源有限且價(jià)格昂貴平均醫(yī)療費(fèi)用40萬(wàn)元左右，臨床上難以開展，且影響成功率的因素繁多，不僅與配型有關(guān)，還需患者狀態(tài)即已接受的治療有關(guān)。此外移植并發(fā)癥如移植物抗宿主病（GVHD），肝靜脈阻塞�。╤epatic vein occlusive disease，HVOD，簡(jiǎn)稱VOD）、感染、出血和移植失敗均增加了此方法的普及難度。

 

基因治療--地貧患者的希望！

 

近日，基因療法在遺傳類血液疾病中頻傳捷報(bào)，讓我們看到了基因治療治愈地貧的希望。目前，針對(duì)地中海貧血的基因治療策略主要分為兩種，基于慢病毒整合的方式和基于基因編輯的方式。策略為：遞送功能性β-血紅蛋白基因拷貝或基因編輯組分至患者的造血干細(xì)胞(HSC)，從此代替或輔助糾正病變的β-血紅蛋白基因完成工作。最新進(jìn)展[7]如下：CRISPR Therapeutics和Vertex Pharmaceuticals：其資助的編號(hào)為NCT03655678的A Safety and Efficacy Study Evaluating CTX001 in Subjects With Transfusion-Dependent Thalassemia項(xiàng)目，在正在進(jìn)行的1/2期臨床試驗(yàn)中取得積極中期數(shù)據(jù), 一名輸血依賴性β-地貧患者和一名嚴(yán)重鐮狀細(xì)胞貧血癥患者在接受CTX001治療后，均達(dá)到停止依賴輸血的效果。

 

這是在美國(guó)進(jìn)行的首個(gè)評(píng)估CRISPR基因編輯療法的人體臨床試驗(yàn);Editas公司兩項(xiàng)臨床前實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：于2019年10月7日發(fā)布消息，與Cas9對(duì)比更加優(yōu)化的Cas12a-RNP介導(dǎo)編輯CD34+自體干細(xì)胞基因編輯獲得可喜進(jìn)展，有望用于SCD治療。此外于16年發(fā)布CRISPR/Cas9用于CD34+自體干細(xì)胞基因編輯治療地中海貧血;MemorialSloan Kettering Cancer Center資助的編號(hào)為NCT01639690的ß-ThalassemiaMajor With Autologous CD34+ Hematopoietic Progenitor CellsTransduced With TNS9.3.55 a Lentiviral Vector Encoding the Normal Humanß-Globin Gene項(xiàng)目，基于慢病毒載體TNS9.3.55再編輯CD34+細(xì)胞，目前已進(jìn)入1期試驗(yàn)階段;

Sangamo Therapeutics資助的編號(hào)為NCT03432364的AStudy to Assess the Safety, Tolerability, and Efficacy of ST-400 for Treatment of Transfusion-Dependent Beta-thalassemia (TDT)項(xiàng)目，基于鋅指核酸酶（ZFN）技術(shù)，再編輯病人自身血液干細(xì)胞而后再回輸目前已進(jìn)入2期臨床試驗(yàn)。在近日的ASH上也公布了最新數(shù)據(jù)，表明基因療法值得進(jìn)一步探索;Bluebird bio資助的編號(hào)為NCT01745120的A Study Evaluating the Safety and Efficacy of the LentiGlobin BB305 Drug Product in β-Thalassemia Major Participants項(xiàng)目，基于LentiGlobin BB305 lentiviral vector編輯病人自身CD34+造血干細(xì)胞 已經(jīng)進(jìn)入3期臨床，且在今年6月，基因治療藥物Zynteglo (LentiGlobin)在歐洲獲得批準(zhǔn)上市（價(jià)格為177萬(wàn)美元），成為繼5月份 FDA批準(zhǔn)治療脊髓性肌萎縮的Zolgensma（開發(fā)商為諾華，價(jià)格約為210萬(wàn)美元）之后第二款超過100萬(wàn)美元價(jià)格上市的藥物，也是目前全球第二昂貴的藥物；

 

GlaxoSmithKline資助的編號(hào)為NCT03275051的Long-term Follow-up of Subjects Treated With OTL-300 for Transfusion Dependent Beta-thalassemia Study (TIGET-BTHAL)項(xiàng)目，基于用編碼人β珠蛋白基因的慢病毒載體(globe)遺傳修飾的自體造血干細(xì)胞/祖細(xì)胞分化簇(CD)34+細(xì)胞回輸病人體內(nèi)，目前處于臨床1/2期試驗(yàn)階段；IRCCS San Raffaele資助的編號(hào)為NCT02453477的Gene Therapy for Transfusion Dependent Beta-thalassemia項(xiàng)目，基于GLOBE lentiviral 編輯病人自體造血干細(xì)胞并回輸，目前處于臨床1/2期試驗(yàn)階段。關(guān)于地貧的介紹本期就到這里了，大家是否對(duì)這個(gè)疾病又有了重新的認(rèn)識(shí)呢。面對(duì)患者群體不斷上升，希望我們可以不斷推動(dòng)地貧及其他罕見病在社會(huì)上的關(guān)注度，讓更多患者獲得治療，重返正常生活。

 

參考文獻(xiàn)

【1】李慧媛,楊仁池.遺傳性血液病研究進(jìn)展[J].中國(guó)科學(xué):生命科 學(xué),2017,47(12):1306-1312.

【2】葉向化，我國(guó)的地中海貧血癥[J].鐵道醫(yī)學(xué)，1980（09）.

【3】中國(guó)地中海藍(lán)皮書（2015）

【4】中國(guó)罕見病藥物可及性報(bào)告,2019

【5】中國(guó)第一批罕見病目錄,2018

【6】《地中海貧血預(yù)防控制操作指南》，主編：徐湘民

【7】https://clinicaltrials.gov/