Nature最新研究｜通过长达10年时间监测，被公认为安全的AAV载体存在潜在致癌性

近日，发表在Nature上的研究：A long-term study of AAV gene therapy in dogs with hemophilia A identifies clonal expansions of transduced liver cells表明，一项针对患有血友病的狗接受腺相关病毒（AAV）基因疗法的十年研究后发现，AAV的使用可能会增加肝癌风险的基因组变化。

这一研究报道后，业内哗然。

腺相关病毒（AAV）是目前发现的一类结构最简单的单链DNA缺陷型病毒，具有安全性好、宿主细胞范围广和在体内表达时间长等特点，因此成为目前最有前景的基因治疗载体。腺相关病毒(AAV)载体在骨骼肌基因治疗，肝脏基因治疗，中枢神经系统基因治疗，视网膜退行性疾病的基因治疗以及心脏相关疾病的基因治疗等方面都有应用。

而且目前已经有使用该类型病毒载体的基因治疗药物获批上市，其中包括2017年12月，FDA批准的罗氏子公司Spark Therapeutics研发的Luxturna眼科基因疗法，以及2019年5月，FDA批准瑞士制药巨头诺华公司研发的Zolgensma基因疗法治疗SMA。据不完全统计，截至目前约有180个有关AAV基因疗法正在展开试验。

其实关于AAV载体有可能诱发癌症的情况此前已经有相关报道，早在1月6日，国际学术期刊 Science 上发表了一篇：Virus used in gene therapies may pose cancer risk, dog study hints的报道，该报道称，这项针对狗的血友病的新研究表明，AAV 病毒可以轻易将其携带的基因插入到宿主的 DNA 中，并且插入位置靠近调控细胞生长的基因，有诱发癌症的可能性。

接二连三的报道，让这个被公认为安全的病毒载体再次受到广泛质疑。因此，有必要开展进一步研究，确定AAV是否会在极少数情况下促进癌症。

一、AAV基因治疗有效，但存在潜在安全性

根据Nature报道，该研究聚焦血友病，包括凝血因子VIII变异，以及开发基于基因疗法的血友病治疗方案。由于健康狗的肝细胞通常处于静止状态，狗模型非常适合长期研究，这些研究旨在了解AAV基因治疗的持久性和安全性。通过对9只患有A型血友病的狗进行了腺相关病毒（AAV）基因治疗，并随访了10年。研究团队发现，这种治疗能在整个研究期间改善狗的血友病症状。他们还研究了AAV载体是否会将自己的基因组插入狗的基因组，并检测到了与细胞生长和癌症相关的基因整合。

根据文章中的描述，该研究采用AAV-cFVIII的AAV8或AAV9载体可将FVIII缺乏症纠正至正常FVIII水平的1.9–11.3%。在9只狗中有2只，FVIII活性水平在治疗后约4年开始逐渐增加。9只狗均未显示出肿瘤或肝功能改变的迹象。对来自6只狗的肝脏样品中整合位点的分析确定了基因组DNA中1,741个独特的AAV整合事件以及5只狗中扩展的细胞克隆，其中近44%的整合涉及细胞生长。全部恢复的整合载体被部分删除或重新排列。数据表明，2只狗中FVIII蛋白表达的增加可能是由于携带整合载体的细胞克隆扩增所致。

由此可见，这些结果可以支持采用AAV基因治疗血友病A的临床开发，同时强调对潜在遗传毒性进行长期监测的重要性。

除了进行潜在的毒性监测，早在2018年，基因疗法开拓者Jim Wilson教授指出高剂量使用AAV病毒载体可能会导致安全问题。Wilson团队在Human Gene Therapy杂志上发表了一篇题为Severe Toxicity in Nonhuman Primates and Piglets Following High-Dose Intravenous Administration of an Adeno-Associated Virus Vector Expressing Human SMN 的文章，指出了使用高剂量基因疗法的动物会导致肝脏和神经系统损伤，并呼吁研究人员进行更多监测。

今年在Audentes公司主导的ASPIRO试验(NCT03199469)中由于采用高剂量的AAV病毒载体治疗XLMTM从而导致3名受试患者死亡，进一步证实AAV病毒载体高剂量使用有可能导致的不良后果。

二、市场空间广阔，应用价值高

虽然，AAV病毒载体会导致以上问题，但目前大多数基因疗法仍将其作为首选载体，其中临床开发中大部分的AAV基因疗法集中在CNS，主要包括大脑和眼睛。AAV载体介导的基因疗法除了用于治疗遗传性失明和脊髓性肌萎缩症，并对包括血友病和杜氏肌营养不良症在内的其他罕见疾病取也得了长期治疗效果。发表在Nature上的“Engineering adeno-associated virus vectors for gene therapy”也报道了AAV载体的相关情况。整体来看AAV病毒载体主要有几下几方面的优势：

1、AAV属于细小病毒科，其基因组大小小于8 kb。它依赖于辅助病毒存在，例如AdV。AAV存在于多种脊椎动物中，包括人类和非人类灵长类动物。目前的共识认为AAV不会引起任何人类疾病。

2、AAV不同血清型具有不同的细胞/组织嗜性和转导效率。截至目前，已经发现了包括AAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、AAVrh10在内的多种类型。均依赖其特定的氨基酸序列，衣壳结构及其与宿主细胞因子的相互作用达到不同的效果。

3、AAV病毒载体可在体内进行长期的表达，针对一些神经元细胞，持续表达时间甚至可以长达两年以上。曾有研究表明，AAV基因组在细胞核中主要是以环状的dsDNA附加体存在，该模式有利于其长期表达。

4、利于被修饰改造，例如重组AAV(rAAV)已经成为体内基因治疗递送的主要平台。其中uniQure公司的Glybera就是采用rAAV的基因治疗产品，2012年被EMA批准用于治疗脂蛋白脂肪酶缺乏症。

虽然随着越来越多正在进行的有关AAV的临床试验，会为我们进一步验证该载体的安全性及有效性，技术的不断革新也会助力我们发现新型载体，但是长期监测仍旧是我们应该去做的。