【陳順勝醫師專欄】罕見神經疾病的基因治療新進步 美國神經罕病基因治療的標竿

這次來費城參加第148屆美國神經學會，身負重大任務，就是多種罕見神經疾病病人；一直希望知道全世界基因治療的進度是否已經帶給他們康復的機會。我手邊的罕病病人包括脊髓性肌萎縮症、肌痿縮側索硬化症（漸凍人）、強直性肌萎縮症、各式異動症及舞蹈症、進行性肌失養症、家族性失智症、各種神經疾病….等等涵蓋全國各地慕名來診的罕病病人，他們確診後就等著有效的治療。病人群還包括在台工作括歐美澳的外國人，他們等著唯一的希望就是基因治療，而我代表他們希望轉化的象徵！

大家知道對以前無法治療的疾病，譬如脊髓性肌萎縮症，進行基因治療已經是可行的。這次會議有兩個基因治療的研討會節目；首先是9/9下午本年度大會開場主題研討會「基因治療在罕見神經疾病之進步」；另外是9/10下午的的特殊疾病研究群內部討論會「神經基因學與基因治療」。這兩個會探討如何更廣泛地利用這些進展來治療罕見的神經系統疾病。要達成目標需要跨多領域和受益者協調。在研討會討論病毒載體(vector)和反義寡核苷酸(antisense oligonucleotide)治療的最新進展，包括基因遞送、毒性、製造、臨床試驗設計和監管問題。這主題與所有次專業領域相關，也是神經科醫師長期關注的話題。研討會學習目標包括描述基因和基因定向療法的最新進展，認識靶向基因治療在罕見神經系統疾病中的潛在應用，與解釋這類新型藥物如何徹底改變神經學領域的臨床研究與應用。

可以攜帶治療基因的病毒載體

近20年來基因工程專家重新興起基因治療的努力，某些程度上是由於對新基因傳遞載體的識別和了解所推動的，特別是對腺相關病毒（Adeno-associated virus 以下簡稱AAV）的理解與應用，一種無包膜病毒，可以被設計為將 DNA 遞送至靶細胞，並引起了該領域的廣泛關注，特別是在臨床階段的實驗治療策略中。迄今為止，把人們缺乏的基因，製造成AAV病毒基因，用來各種治療應用，這樣AAV 顆粒帶著序列重組DNA的能力已被證明是基因治療最安全的策略之一。AAV是一種隸屬細小病毒科依賴性細小病毒屬、能夠感染人類以及其他部分靈長類動物的病毒，直徑約20奈米、無被膜，無法自主完成複製，全基因組長約4.8千鹼基對。尚無已知的疾病與腺相關病毒有關，一般知道只能引發輕度的免疫反應。

反義寡核苷酸技術

反義寡核苷酸（antisense oligonucleotide）指進行了某些化學修飾的短鏈核酸約15-25個核苷酸組成，它的鹼基順序排列與特定的靶標RNA序列互補，進入細胞後可與靶標序列形成雙鏈結構。反義寡核苷酸與靶標基因的RNA結合後可通過各種不同的機制影響靶標基因的表達。反義寡核苷酸可利用使「基因沉默」的特性成為研究基因功能的重要工具。大多數藥物屬於靶標基因或疾病基因的抑制劑，因此反義寡核苷酸模擬了藥物的作用，這種使功能丟失的研究方法比傳統的功能獲得方法更具優勢。同時，那些在靶標實驗中證明有效的反義寡核苷酸本身還可以被進一步開發成為反義寡核苷酸藥物。

基因治療在神經罕病的突破發展

在「神經基因學與基因治療」演討會上，費城兒童醫院細胞與分生治療中心的主任Beverly L. Davidson博士，率先講「Vector-Based Gene Therapies – Advances in Capsids以載體為基礎的基因療法—使用蛋白衣殼的進展」，病毒外圍是蛋白衣殼capsid，病毒有許多不同的蛋白衣殼：桿狀或稱螺旋狀、多面體或更複雜的形狀，由蛋白質的小單元殼粒capsomeres組成，具有核蛋白性質，且能與核酸結合，起保護核酸的作用。

她認為大腦的疾病與許多細胞與亞細胞類型、子結構和內部的連接一樣的複雜多樣。因此，基因要靠一種平台或載體遞送的方法，不太可能廣泛應用於安全有效地治療或減輕影響中樞神經系統功能的遺傳性疾病。她們實驗室突破提出使用她們製作的蛋白衣殼。以疾病為中心的方法，其中針對疾病適應症的最佳遞送途徑，與治療最有效的載體。人們努力使用不會讓植入基因掉出來的遞送途徑、最大化目標腦區域和其中的目標細胞的功能恢復，並保留在細胞和囓齒動物疾病模型中轉導相似細胞類型和區域的能力。她們的方法可應用於一系列中樞神經系統適應症，旨在改進下一代基因療法，為患者帶來更大的影響。

第二位講者Rebecca Ahrens-Nicklas是費城兒童醫院基因遺傳兒科助理教授，講「Optimizing Outcomes in Neurometabolic Disorders with Gene Therapy通過基因治療優化神經代謝疾病的治療結果」，她提到雖然臨床表現的病人罕見，但其實嬰兒生下來具有先天性代謝缺陷 (inborn errors of metabolism以下簡稱IEM) 會影響的個體的比數約為 1:1,000，即每千位嬰兒有一位。超過三分之二的 IEM 具有明顯的神經功能障礙，這是患者發病和死亡的主要原因。包括基因替代療法和基因編輯治療法，可以針對多種神經代謝疾病仍在開發中，有些還在臨床前期，但有些已開始臨床應用。其實IEM是有具有吸引力的開發藥物，因為分子缺陷是已知的，並且大多數疾病都有臨床相關的生物標誌物。雖然一些針對 IEM 的中樞神經系統基因治療項目已取得了有希望的結果，但仍有許多項目未能達到試驗終點。有待挑戰的問題包括要可以使在關鍵大腦區域充分的分佈、要設計安全且耐受性良好的載體、優化藥物輸送時間以及選擇有意義的臨床試驗終點。需要克服這些障礙的新策略，是以最快速度地發揮這些潛在變革性療法的益處。

第三位講者是來自 GlaxoSmithKlin法國分子藥理部試驗室的主任C. Frank Bennett博士，他講「Antisense Based Therapy for Rare Neurological Diseases 罕見神經系統疾病的反義療法」。目前，有多種基於基因的藥物正在開發用於治療罕見的神經系統疾病，包括反義技術、基因治療和基因編輯技術。反義寡核苷酸（以下簡稱ASO） 是更先進的技術之一。ASO 是合成化學修飾核酸類似物，旨在通過鹼基配對與RNA 結合。與RNA 結合後，ASO 通過多種方式調節目標RNA 的功能蛋白質編碼和非編碼RNA 都可以作為基於ASO 的藥物的靶點，與小分子和基於蛋白質的療法相比，顯著拓寬了藥物發現的治療靶點。已經上市新產品nusinersen (Spinraza™) 獲批准作為一種治療脊髓性肌萎縮症（SMA）的研究驗證了反義藥物治療運動神經元疾病的效用，並將討論反義技術作為其他罕見神經退行性疾病和神經發育障礙的潛在治療方法的應用。

最後一位講者剛得到George W. Jacoby Award獎的得獎人美國國家神經疾病與腦中風研究所（NINDS）的Carsten G. Bönnemann主講「Gene Therapy as a Platform: From Giant Axonal Neuropathy to the PaveGT Program」基因治療作為平台：從罕病巨型軸突神經病變到 PaveGT 計劃」他提到AAV 介導的基因替代療法為罕見和超罕見疾病帶來了巨大的希望，作用的機制在於這些疾病使功能喪失的基因段cDNA 足夠小到可以適合AAV 的包裝能力。然而，目前針對每一種罕見的適應症開發新的 AAV 基因療法非常困難，而且往往昂貴得令人望而卻步。不過，用相同途徑施用載體和表達盒可用於解決生物學和臨床相關但遺傳上不同的疾病，可以簡化和縮短臨床開發的時間。為了說明這概念，他特別舉例針對兒童神經退行性疾病巨軸突神經病的鞘內基因治療方法，以及在載體基因治療平台計畫開發中的 NCATS、NINDS 和 NHGRI 的治療項目。

美國神經基因治療百花齊放

在隔天專家內部實際研究經驗的工作坊討論會「神經基因學與基因治療」，則邀請六位神經基因學與治療專家，分享他們在各種神經罕見疾病做人體試驗核准的基因治療的經驗。大家的共識要做基因治療首先要選該疾病的適當生物標誌物。生物標誌物提供了可以代表該疾病生理病理學的變化，來加速生物醫學研究的方法與該疾病的致病機制。生物標誌物還可以成為監測疾病進展、預後和藥物反應的新工具，特別是在臨床試驗中，它們可用於評估新藥物或療法的功效、效率和副作用。

大家認為儘管罕見遺傳病對於製藥公司來說可能不太有吸引力，但它們仍然迫切需要評估快速診斷、治療和建立照護指南的方法。由於患有特定罕見疾病的患者數量較少，臨床試驗的標準方法可能不合適。對於罕見疾病病人組織和 美國食物藥品管理局FDA來說，討論推動針對這些疾病的藥物批准的挑戰和策略非常重要，這個特別興趣小組將繼續透過研究合作填補這一知識空白。

在美國神經基因治療百花齊放，果實纍纍之日指日可待，這是高科技整合後生技團隊表現的精華，不只千萬罕病病人受惠，同時顯現台灣的科技國力，與對最弱勢罕病族群的人道照顧！

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