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Nature子刊丨双向导RNA切割工具靶向HIV,有望「功能性治愈」艾滋病

阅读数:            发布:2024-04-27

EBT-101 由美国天普大学(Temple University)的分拆公司 Excision BioTherapeutics(以下简称“Excision”)推出。2021 年末,该疗法已被推进至 I/II 期临床试验阶段(ClinicalTrials.gov Num:NCT05144386),并于 2022 年完成了首个患者给药。今年 7 月,EBT-101 获得 FDA 快速通道认定。

“该研究结果不仅为 CRISPR 基因编辑技术在(大型临床前动物模型)体内成功去除 SIV 提供了证据,同时还为 EBT-101 临床研究的安全性提供了保障。”Excision 的联合创始人、来自天普大学(Temple University)刘易斯·卡茨医学院微生物学、免疫学和炎症系 Laura H. Carnell 教授兼系主任、神经病毒学和基因编辑中心主任、综合神经艾滋病中心主任 Kamel Khalili 对此表示。

双向导RNA切割工具,精准破坏“病毒储存库”

作为一名微生物学、免疫学和基因编辑等多领域研究者,Khalili 在其职业生涯的大部分时间都在研究艾滋病毒的机制,并试图寻找治愈该疾病的策略。

值得注意的是,尽管针对于艾滋病的疗法已经获得了巨大进展,然而该疾病距离彻底治愈仍然十分遥远,其主要原因在于艾滋病毒在进入人体后,所打造的“病毒储存库”。

HIV 作为一种 RNA 病毒,其自我复制必须依赖所寄生的宿主细胞才能够顺利完成。例如人体免疫系统中的 CD4+T 淋巴细胞,其在被 HIV 感染以后,病毒 RNA 会逆转录为 DNA 并随之进入细胞核,整合到人体 DNA 当中。

在 ART 等疗法的作用下,寿命较短的受感染细胞会在长期的治疗过程中逐渐死去。然而,对于那些具有较长寿命的受感染细胞,例如记忆性 T 细胞、静息 T 细胞和巨噬细胞等,细胞内的病毒 DNA 会在药物作用下长期处于“休眠”状态,形成了 HIV-1 病毒的潜伏感染,这些休眠细胞就是所谓的病毒储存库。

基于这一机制,相关研究人员想到,彻底消除宿主基因组中整合的病毒 DNA 副本,或将成为治愈艾滋病的有效手段。为此,CRISPR 技术成为了治疗艾滋病的潜在突破口之一。

在 CRISPR 技术出现之前,Khalili 及其团队尝试使用过各种基因编辑方法以切除病毒 DNA,包括锌指核酸酶(ZFN)、类转录活化因子核酸酶(TALEN)技术等等。但直到更加精确的基因编辑方式出现,Khalili 认为,他可能找到了解决 HIV 的“正确答案”。为此治愈艾滋病,研究团队需要首先从非人类灵长类动物的研究入手,以收集安全性数据。

该临床前研究中,研究者将针对于 SIV 感染的特异性 CRISPR-Cas9 基因编辑构建体 EBT-001 包装到腺相关病毒(AAV9)载体中治愈艾滋病,通过静脉注射的方式递送至感染 SIV 的动物体内。其中,EBT-101 中包含双向导 RNA,能够实现同时靶向 SIV 或 HIV 基因组内三个不同位点的多重编辑方法。这导致其能够切除大部分艾滋病毒基因组,从而最大限度地减少潜在的病毒逃逸。

▲图丨双向导 RNA 切割方法(来源:Excision BioTherapeutics)

具体来说,存在于 EBT-001 中的 gRNA 以病毒长末端重复序列(LTR)和 Gag 基因为目标。一旦其成功到达“目标”,EBT-001 将会针对 5'LTR 到 Gag、Gag 到 3'LTR 或是 5'LTR 到 3'LTR 三者其一进行删除。

由于 LTR 和 Gag 高度保守,因此即便 SIV 或是 HIV 发生突变,疗法的目标区域也基本保持不变。并且,即便保守区域其一发生突变,疗法仍然有效。例如 LTR 发生突变,EBT-001 仍然能够切割 Gag 基因。“我们使用两种 gRNA,只要任一切割行为生效,都会使病毒无法复制,”该论文作者之一、天普大学神经科学教授 Tricia Burdo 对此解释道,“这有点像自动防故障装置。”

论文中,研究者共针对 12 只接受了 ART 治疗的恒河猴开展治疗对照试验与剂量增加试验。在治疗三个月后,研究人员针对恒河猴体内的血液和组织(例如淋巴结和脾脏)进行分析,以评估 EBT-001 的效果。

▲图丨针对 SIV 的 CRISPR 在非人类灵长类动物中的临床前安全性和生物分布数据(来源:Nature Gene Therapy)

试验结果表明,EBT-001 广泛分布在恒河猴的组织样本中,可到达全身组织。并且,受试猴的细胞和组织中存在经过编辑的 SIV 前病毒 DNA。更重要的是,EBT-001 在所有剂量水平下均表现出良好的耐受性,并且没有观察到脱靶效应。“接受 CRISPR 治疗的动物看起来更健康,有些还增加了体重,”Khalili 指出。

有望实现“功能性治愈”艾滋病?

接下来,Burdo 和 Khalili 计划针对于 SIV 的 CRISPR 疗法继续开展研究。例如针对于未接受 ART 治疗的猴子或受试者开展相关试验,以评估在没有其他药物的情况下,单一 CRISPR 疗法是否具有长期效果。这些信息将有助于改进现有的 HIV 疗法。

“我们有一个假设,如果该疗法能够消除大部分整合病毒,就有可能增强免疫系统,从而消灭剩余的受感染细胞,”Khalili 表示,“临床试验将告诉我们这一想法是否可行。”

根据 ClinicalTrials.gov 所示信息,相关 I/II 期临床研究已于 2021 年末开始,预计将于 2025 年 3 月结束。该研究旨在评估 EBT-101 在长期接受抗逆转录病毒药物的 HIV 患者中的安全性、耐受性和初步疗效。在经过一次注射后,受试患者将接受长达四年的随访。

领导临床试验的 Excision 高级副总裁 William Kennedy 表示,这种疗法有可能针对艾滋病毒实现“功能性治愈”,这就意味着患者无需再接受抗逆转录病毒治疗也可以生存。Kennedy 表示,“通常情况下,艾滋病毒感染者需要无限期地接受抗逆转录病毒治疗。与之相比,EBT-101 仅需要单剂量给药。”

当然,一个研究性疗法距离成为真正的治愈方法,还需要经过诸多“考验”。现在判断 EBT-101 是否会取得成功还为时过早。不过,当前的研究进展为 Excision 描绘出一条更加切实的发展图景。

事实上,自 2015 年成立以来,Excision 凭借其快速的进展已吸引了众多投资机构的瞩目。除发展最快的 HIV 治疗项目以外,该公司还推动了进行性多灶性脑白质病(PML)、单纯疱疹病毒(HSV)等多个 CRISPR 疗法项目,目前均处于临床前研究阶段。截至目前,该公司已先后融资超过 7700 万美元。

▲图丨Excision 融资信息(来源:CrunchBase)

“从临床前到临床试验,这一研究进展确实令人兴奋。但从临床试验进展到商业化需要多长时间?很难给出一个明确的数字,”Excision 的首席科学官 TJ Cradick 公开表示。

“迄今为止,艾滋病毒已流行了 40 余年,早就该找到治愈方法了,”Khalili 表示,“现在,我们正在寻求真正有效疗法的道路上,在到达目的地之前,我们不会停下来。”

参考资料:

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