优化基因治疗的现在和未来

截止2020年6月24日

目前有多种基因疗法在美国被批准使用,数十种处于关键试验阶段,还有数百种处于早期临床测试阶段,这些新兴疗法为遗传疾病提供了一种有前途的治疗选择。1Avomeen生物制剂项目总监Khanh Ngo Courtney报道

Khanh Ngo Courtney, Avomeen生物制剂项目总监

Khanh Ngo Courtney, Avomeen生物制剂项目总监

基因疗法能够将功能基因传递给患者,通过替换或补偿功能失调的基因来治疗和纠正遗传性疾病(图1)。基因传递的一种更常见的系统使用一种不可复制的病毒颗粒,称为腺相关病毒(AAV)。

基因疗法被设计为一次性治疗,为许多遗传疾病提供了潜在的解决方案。

然而,伴随着这种有希望的疗法,挑战也随之而来。除了简化流程外,公司还必须克服一系列分析挑战,以确保这种疗法在未来成为可行的选择。以下是开发人员在推进基因治疗开发时应该考虑的一些关键因素。

确定空衣壳与满衣壳的比例

每个AAV粒子,被称为衣壳,应该传递编码所需基因的DNA。然而,与大规模制造AAV载体相关的一个主要挑战是杂质的产生,例如空的或部分空的衣壳(图2)。

图1:在基因治疗中,含有功能基因的病毒衣壳被传递到患者的细胞中,遗传物质随后被传递到细胞核并表达为蛋白质。这与细胞疗法不同,细胞疗法中活细胞可能被基因改变,也可能没有

图1:在基因治疗中,含有功能基因的病毒衣壳被传递到患者的细胞中,遗传物质随后被传递到细胞核并表达为蛋白质。这与细胞疗法不同,细胞疗法中活细胞可能被基因改变,也可能没有

当空的或不活跃的衣壳被给予患者时,可能会有与完整的和有功能的衣壳的基因传递竞争,这可能导致增加剂量以达到预期的治疗效果。不必要的高剂量会增加可能危及生命的不良反应的风险,如免疫毒性。2

AAV杂质在使用分析超离心或色谱的下游处理过程中被减少。采用分析方法测定纯化效果。

分析超离心是一种传统的方法;然而,随着BIA分离公司的CIMac AAV满/空分析柱的出现,高压液相色谱法(HPLC)正变得越来越普遍。HPLC的另一个额外的好处是样品体积要求小,化验的稳健性。

检测额外杂质

同样重要的是,开发人员的分析合作伙伴可以测试治疗开发过程中可能出现的大范围杂质。除了上面提到的空AAV衣壳之外,在开发过程中还可能出现许多其他与产品相关的杂质,如生物过程中间体、宿主细胞蛋白质污染物和载体产品的降解或聚集形式。2

当对载体进行病毒蛋白纯度测试时,毛细管电泳已被证明对CMC目的非常有效。这种定量方法提供了一种高精度、稳健和灵敏的方法来确认病毒衣壳蛋白的预期比例,并检测不需要的蛋白质污染物。

图2:过度填充的衣壳,包含过多的基因副本,部分饱满的衣壳,包含较低的拷贝数或基因截断,或空衣壳,不包含遗传物质,都是有问题的,并可能导致基因治疗患者的不良反应

图2:过度填充的衣壳,包含过多的基因副本,部分饱满的衣壳,包含较低的拷贝数或基因截断,或空衣壳,不包含遗传物质,都是有问题的,并可能导致基因治疗患者的不良反应

分析合作伙伴还需要精通检测和量化各种其他杂质,包括

  • 残余聚乙烯亚胺(PEI): PEI用于AAV的生成和纯化过程;这是最好的检测与高效液相色谱
  • 残留碘伏醇:用于产生密度梯度和纯化复杂的生物材料,如病毒颗粒,这是最好的检测与高效液相色谱
  • 残留苯腙酶:用于消化残留的DNA或RNA,这些DNA或RNA通常来自用于产生aav的裂解宿主细胞,这是最好的ELISA或选择性离子监测质谱检测。

降低成本,提高效率

尽管基因疗法有望极大地改善基因疾病患者的生活,但它们的开发既昂贵又复杂。3.这些疗法对患者来说也很昂贵,因为它们是一次性治疗,所以单次治疗的成本可能很高,因为它可能意味着终身受益。

对于开发人员来说,与分析测试合作伙伴合作是很重要的,该合作伙伴可以简化这一过程,从而减轻开发人员和患者的负担。

目前,缺乏标准化,导致在比较基于aav的基因疗法的强度、效力和颗粒-感染性比的实验室内部和内部差异时出现困难。目前有两种AAV血清型参考标准。4

现在,人们呼吁创建更可靠的检测方法,以确保质量控制的一致性,以帮助解决这一问题。

由于这类疗法的新颖性,美国食品药品监督管理局(FDA)的指导经常发生变化。2020年1月,该机构发布了7项关于基因疗法制造和临床开发的新指南。5

这些被视为在该领域工作的人的最低要求,基因治疗开发人员正在推动自己达到比要求更高的质量标准,并与行业分享他们的经验。这些努力将有助于将基因治疗的安全性提升到一个新的水平。

基因治疗的未来

基因治疗提供了巨大的潜力,该领域正在迅速向前发展。提高生产效率和在整个行业分享经验将有助于使有需要的患者更容易获得这些治疗。随着监管机构对基因疗法越来越熟悉,商业化之路也将变得更加高效。

参考文献

  1. w·Colasanteet al。,“基因和细胞疗法的市场准入和报销的新方法,”细胞与基因(2018): www.cellandgene.com/doc/new -方法-市场-访问和报销- -基因和细胞治疗- 0001。
  2. J.F. Wright,“临床级重组AAV载体中的产品相关杂质:表征和风险评估,”共同参与2, 80-97 (2014): doi:10.3390/biomedicines2010080。
  3. R. Stein,“210万美元,新的基因疗法是有史以来最昂贵的药物,”美国国家公共电台(2019): www.npr.org/sections/health shots/2019/05/24/725404168/at - 2 - 1.25亿-新-基因疗法- -最昂贵的药物。
  4. ATCC病毒参考资料:www.atcc.org/en/Standards/Standards_Programs/ATCC_Virus_Reference_Materials.aspx#。
  5. 美国FDA,“FDA在七项指南中详述基因治疗政策”,www.fdanews.com/articles/195767-fda-details-policies-on-gene-therapies-in-seven-guidances(2020)。

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