Stargardt病(STGD)是最常見的遺傳性黃斑營養不良,多在兒童期或青少年期發病,幾乎所有患者都會出現不可逆的視力下降。其中以1型STGD(STGD1)最為常見,是由于Abca4基因突變引起的常染色體隱性遺傳疾病。近年來,針對STGD1的治療研究取得了令人鼓舞的進展,其中C20氘化維生素A(ALK-001)、芬維A胺(fenretinide)和ICR-14967(A1120)等視覺周期調節藥物、StarGen基因補充療法以及人胚胎干細胞來源的視網膜色素上皮細胞移植展現了光明的應用前景。相信隨著各項研究的深入和臨床試驗的成功開展,STGD1的各種治療手段在臨床的應用指日可待,未來將有望挽救廣大患者的視力。
引用本文: 王丹丹, 高鳳娟, 張圣海, 常青, 徐格致, 吳繼紅. Stargardt病1型的治療研究現狀與進展. 中華眼底病雜志, 2021, 37(7): 567-572. doi: 10.3760/cma.j.cn511434-20200518-00224 復制
Stargardt病(STGD)是最常見的遺傳性黃斑營養不良,以黃斑萎縮、伴或不伴視網膜黃色斑點沉著為典型眼底改變[1-3]。目前公認的STGD有3種類型,1型(STGD1)最為常見(患病人群占比超過95%)[4-5],是由Abca4基因突變引起的常染色體隱性遺傳病;3型和4型較少見,為其他基因引起的常染色體顯性遺傳病。STGD1患者多在兒童期或青少年期發病,視力多在0.05~0.1[6]。患者發病年齡越早,視力預后越差[7]。臨床治療手段主要包括減少紫外線暴露和佩戴低視力輔助器,以改善患者生活質量,并期望延緩視力下降進展。然而尚無預防或逆轉視力下降的有效治療手段。目前具有臨床應用前景的研究包括藥物、Abca4基因治療和干細胞移植。現就STGD1的治療研究現狀和進展作一綜述,以期為臨床應用和研究提供思路。
1 STGD1分子遺傳學
Abca4基因定位于人類染色體1p22.1,由50個外顯子組成,開放閱讀區長6819堿基對[8]。其編碼的Rim蛋白位于視桿細胞和視錐細胞外節盤緣[9-10],可作為翻轉酶參與11-順-視黃醛在視覺循環中的轉運。當Abca4基因突變造成Rim蛋白缺陷,引起N-亞視黃基磷脂酰乙醇胺在光感受器外節的積聚,使膜盤被視網膜色素上皮(RPE)細胞吞噬后降解生成N-亞視黃基-N-視黃基-乙醇胺(A2E),并在RPE細胞內積聚導致RPE細胞的功能障礙和死亡,進而繼發光感受器的功能障礙及死亡[11]。
2 STGD1藥物治療
RPE細胞內A2E等脂褐素的過度積聚在STGD1的病理機制中發揮重要作用[12]。因此,通過減少脂褐素積聚延緩疾病進展的藥物具有潛在的臨床應用價值。目前有希望的候選藥物包括C20氘化維生素A(ALK-001)、芬維A胺(fenretinide)和ICR-14967(A1120)等視覺周期調節藥物[13]。
2.1 ALK-001
ALK-001在該化合物中氫被氘取代,使碳氫鍵的斷裂更加困難,從而減少維生素A二聚形成A2E。Ma等[14]報道,該藥可減少Abca4-/-小鼠視網膜中80%的A2E積聚,并改善視網膜的功能。Ⅰ期臨床試驗(NCT02230228)評估了ALK-001在健康人群中的安全性,但相關研究結果尚未公布
2.2 Fenretinide
Fenretinide是一種類視黃醇的合成衍生物。其作為視黃醇結合蛋白4(RBP4)的拮抗劑,與維生素A競爭結合RBP4,阻止維生素A進入RPE細胞,從而抑制A2E等脂褐素的積聚[15]。Radu等[16]報道,該藥可減少Abca4-/-小鼠視覺循環中的類視黃醇,并抑制RPE細胞中A2E等脂褐素的累積。目前,該藥未在STGD1患者中開展臨床試驗。Mata等[15]在246例老年性黃斑變性(AMD)患者中開展了Ⅱ期臨床試驗(NCT00429936);結果表明,該藥可延緩患眼地圖樣萎縮灶的進展,并降低脈絡膜新生血管的發生率。多項臨床研究表明,該藥有視網膜電圖暗適應潛伏期延遲的副作用[17-19]。此外,由于其對胎兒的致畸作用,備孕和已孕的女性患者禁用此藥。
2.3 A1120
A1120是一種非類視黃醇RBP4拮抗劑,其作用機制與fenretinide相似。Dobri等[20]報道該藥可顯著降低Abca4-/-小鼠血清RBP4水平,并減少脂褐素的積聚;值得注意的是,該藥不引起視網膜電圖暗適應改變。目前iCura Vision、哥倫比亞大學和美國國立衛生研究院正在合作開展相應的臨床試驗[21]。
2.4 替拉瑞班特(LBS-008)
LBS-008也是一種非類視黃醇RBP4拮抗劑,其作用機制與fenretinide相似。目前,已被美國食品藥品監督管理局(FDA)批準作為治療STGD1的罕見藥[22]。Ⅰ期臨床試驗(NCT03735810)已評估了該藥在健康成人中的安全性和耐受性,但相關研究結果尚未公布;近期將開展其Ⅱ期臨床試驗。
2.5 艾米司他(emixustat)
Emixustat作為一種視覺周期異構酶RPE65的抑制劑,通過減少全反-視黃酯轉化為11-順-視黃醇,從而阻止A2E的積聚。Ⅰ期臨床試驗結果表明,該藥在健康人群中耐受性良好[23],已被FDA批準作為治療STGD1的罕見藥。Ⅱa期臨床試驗(NCT03033108)評估了emixustat對23例STGD1患者黃斑萎縮灶的療效,但尚未公布治療結果。針對AMD患者研究表明,emixustat無法延緩地圖樣萎縮灶進展[24]。Ⅲ期臨床試驗(NCT03772665)已于2018年展開,計劃招募162例STGD1患者以評估其安全性和有效性,預計于2022年4月完成。Emixustat的副作用為暗適應的潛伏期延遲和色盲,長期服用該藥后副作用的可逆性尚不明確[25]。
2.6 異維甲酸
異維甲酸是一種11-順-視黃醇脫氫酶抑制劑,可減緩11-順-視黃醛的合成和視紫紅質的再生,從而抑制A2E的形成。研究表明,該藥可減少Abca4-/-小鼠和野生型小鼠中脂褐素的積聚,且不影響視網膜功能;但動物實驗藥物劑量過高,不推薦在患者中使用[22, 26]。此外,盡管該藥能延緩視力下降,但具有肝毒性[27]。目前,未在STGD1患者中開展臨床試驗。
2.7 培阿普特(avacincaptad pegol)
Avacincaptad pegol是一種補體C5的抑制劑。通過抑制膜攻擊復合物的形成,減少細胞膜破壞引起的細胞死亡。研究表明,A2E等脂褐素可激活RPE細胞的補體系統,造成RPE細胞的功能障礙和光感受器的變性[28-30]。目前關于該藥的Ⅱb期臨床試驗(NCT03364153)正在進行,計劃招募120例STGD1患者以評估其通過玻璃體腔注射的療效,預計于2023年5月完成。Hussain等[21]報道,在萎縮型AMD患者玻璃體腔注射avacincaptad pegol,患者具有良好的耐受性。
VM200可與全反-視黃醛的醛基反應形成不活躍的席夫堿,從而阻止A2E的形成。該藥可在Abca4-/- Rdh8-/-小鼠的視網膜結構中保留[31]。目前VM200研究處于臨床前試驗階段。腸胃H+/K+ATPase抑制劑( soraprazan )于2013年被歐洲藥品管理局批準作為德國治療STGD1的罕見藥,但目前尚未開始臨床試驗[22]。此外,藏紅花作為抗氧劑可減輕視網膜的氧化損傷和炎癥,從而保護視網膜細胞[32],Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗(NCT01278277)已于2011年展開,研究表明短期補充藏紅花具有良好的耐受性,且對中心視網膜的電成像和視力無不利影響,為進一步的長期臨床試驗提供了依據。Aleman等[33]報道,補充葉黃素和玉米黃質對STGD有一定的療效,但目前臨床證據尚不充分。Omega-3脂肪酸可降低Abca4-/-小鼠的A2E和補體C3水平,并與疾病的延緩一致,有望成為一種值得期待的補充劑[34],其有效性評估的臨床試驗(NCT03297515)已于2020年9月完成,相關研究結果尚未公布。STGD患者通過佩戴墨鏡或隱形眼鏡可減少紫外線暴露、延緩視力的下降[35]。此外,多項研究表明,不建議STGD1患者補充維生素A的制劑[36-37]。
3 STGD基因治療
基因治療的目的是將功能性Abca4基因引入視網膜,使得膜轉運蛋白得以表達,從而減少RPE細胞中A2E等毒性脂褐素的積聚[21]。近年來,病毒或非病毒載體的基因補充療法取得了重大進展[38-41]。目前,將基因傳遞到視網膜細胞的主要途徑包括玻璃體腔注射和視網膜下注射。Hoffman等[42]報道,與玻璃體腔注射相比,視網膜下注射在患眼匯總所引起的免疫反應更低、靶組織的穿透性更佳。
3.1 腺相關病毒(AAV)載體
AAV免疫原性低、安全性高、轉導效率高且長效,是基因治療的一種理想工具[43-44]。然而,有效荷載僅4.7 kb限制了其在臨床上的應用[36]。Allocca等[45]報道,重組AAV(rAAV)2/5的基因組整合效率可達8.9 kb,在Abca4-/-小鼠視網膜下注射編碼ABCA4蛋白的rAAV2/5后,蛋白定位于視桿細胞外節,且視網膜的形態和功能得到顯著而穩定的改善[45]。但這種特大型AAV載體所包含的基因組大小存在高度異質性,通常比預期的要短[46-47]。此外,雙AAV載體策略(將大基因分裝至2個AAV載體,而后在宿主細胞內再結合成大基因)已應用于Abca4基因。多項動物實驗研究表明,小鼠視網膜下注射雙AAV載體是安全有效的[48-51]。
3.2 慢病毒載體
與AAV相比,慢病毒的有效荷載可達9.0 kb,并且可以穩定持久表達,但它可與宿主基因隨機整合,存在潛在的致瘤風險[43]。Kong等[52]一項動物實驗研究證實,利用慢病毒載體可高效轉導Abca4-/-小鼠的視桿、視錐細胞,并顯著減少A2E的累積。此外,以馬感染性貧血病毒為基礎的StarGen慢病毒載體在兔和獼猴的視網膜下注射中顯示出良好的耐受性和定位[53-54]。
基于上述研究,StarGen基因補充療法(SAR422459)的Ⅰ/Ⅱa期臨床試驗(NCT01367444)于2011年6月展開,對27例STGD1患者進行視網膜下注射該藥物;至2015年,共14例晚期患者接受試驗,結果表明,StarGen安全且耐受性良好,但沒有明確臨床療效證據[55]。后期將招募病變更輕的患者,他們可能有更大的獲益潛力[55],該臨床試驗已于2019年7月完成,目前尚未公布試驗結果。另一項Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗(NCT01736592)將對上述27例患者進行長達15年的隨訪,以評估StarGen基因補充療法的長期安全性、耐受性和生物活性,預計于2034年6月完成。
3.3 腺病毒載體
腺病毒有效荷載可達30~40 kb,具有游離基因和高轉導率的特性,使其在眼部的基因治療中具有吸引力,但由于免疫原性較高,目前尚未被廣泛用于眼部的基因治療[43]。
3.4 非病毒載體
納米技術是替代病毒載體基因治療的一種選擇。聚乙二醇取代聚賴氨酸的壓實DNA納米顆粒(CK30PEG)有效荷載可達20 kb,且毒性低、耐受性好。Han等[56]通過視網膜下注射CK30PEG將Abca4基因轉入Abca4-/-小鼠中,結果表明,Abca4基因的表達可持續8個月,并且小鼠的脂褐素顆粒減少、暗適應得到改善。目前,CK30PEG的轉導效率仍不及病毒載體[57],需進一步的研究以提高轉導效率。
常間回文重復序列叢集/常間回文重復序列叢集關聯蛋白(CRISPR-Cas)系統可通過對內源性基因組進行精確編輯以糾正突變的等位基因,已被用于眼科的多種疾病模型,并顯示出治療的應用潛力[58-59];但其脫靶效應是科學家和臨床工作者一直關注的問題。目前,已開發了高保真度的CRISPR系統,以及調節酶切活性的抗CRISPR系統以減少脫靶效應[60-61]。隨著技術的迅速發展,多個基于CRISPR-Cas9的臨床試驗正在進行或即將開始,可能會指導未來體細胞編輯在體外或患者體內的應用[62]。此外,反義寡核苷酸被證明可修復由STGD1相關的深內含子突變造成的Abca4基因的剪接缺陷,但效果的持續時間有限,需要多次玻璃體腔注射[21]。
4 STGD1干細胞治療
STGD1發病機制的核心是RPE細胞的變性。因此,通過干細胞再生RPE細胞是一種很有前景的治療策略。目前,干細胞的來源主要包括人胚胎干細胞(hESC)、誘導多能干細胞和成體干細胞。近年來,hESC來源的RPE(hESC-RPE)細胞移植取得了一些進展。Lu等[63]報道,小鼠STGD模型視網膜下注射hESC-RPE細胞后,其視功能得到改善且未出現畸胎瘤等不良反應。基于動物實驗的成功,來自英國的Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗(NCT01469832)在12例STGD患者中進行了MA09-hRPE(hESC-RPE)細胞的視網膜下注射,試驗結果表明患眼視網膜下色素沉著區與存活的移植細胞相對應,隨訪12個月后有4例患者的視力有臨界性改善,但所有患者的微視野和視覺功能問卷均無顯著改善;未發現不受控制的增生或炎癥反應;在接受最高劑量(200 000個細胞)移植的1例患者中觀察到視網膜局部變薄和色素沉著區敏感性降低,提示了潛在的危害[64]。鑒于STGD晚期病情進展緩慢,因此任何延緩疾病進展的措施可能需要更長的時間才會顯現。
來自美國的Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗(NCT01345006/NCT01344993)分別在9例STGD患者和9例AMD患者中進行了hESC-RPE細胞的視網膜下注射,有13例患者出現了與成功移植細胞相對應的視網膜下色素沉著區,隨訪12個月后10只眼的視力得到了提升,7只眼的視力維持不變或改善,1只眼視力下降了10個字母以上;而未接受治療的對側眼無類似改變。此外,STGD患者的生活質量評分提高了8~20分[65]。一項對上述患者隨訪4年后的臨床試驗(NCT02445612)發現,共4只眼并發白內障,1只眼發生手術后眼內炎,不良事件的發生與手術和全身免疫抑制相關;未發現移植組織存在不良增生、排斥反應或嚴重的眼或全身的安全問題[66]。此外,來自巴西的Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗(NCT01518127)在20例STGD和AMD患者中進行了玻璃體腔注射自體骨髓干細胞移植,已于2015年12月完成,但目前尚未公布結果。盡管這些Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗提供了令人鼓舞的安全結果,但是由于研究人數較少、隨訪時間較短且缺乏對照組,使得上述結論存在一定局限性。
5 小結和展望
盡管目前STGD1尚無有效的治療手段,但近年研究極大地推進了其在藥物、基因和干細胞治療的發展。在STGD1的不同階段,ALK-001、fenretinide和A1120等視覺周期調節藥物可減少視網膜A2E等脂褐素的過度積聚,是最有希望的候選藥物[13]。以慢病毒為載體的StarGen基因補充療法顯示了令人鼓舞的臨床前和初步的臨床結果,正在進行的Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗將進一步研究其長期的安全性和有效性。此外,hESC-RPE的干細胞移植也展現了潛在的治療作用,未來將進行隨機、多中心的臨床研究以進一步評估視網膜下hESC-RPE細胞移植的安全性和療效。隨著各項研究的深入和臨床試驗的成功展開,STGD1的各種治療手段在臨床的應用指日可待,未來將有望挽救廣大患者的視力。
Stargardt病(STGD)是最常見的遺傳性黃斑營養不良,以黃斑萎縮、伴或不伴視網膜黃色斑點沉著為典型眼底改變[1-3]。目前公認的STGD有3種類型,1型(STGD1)最為常見(患病人群占比超過95%)[4-5],是由Abca4基因突變引起的常染色體隱性遺傳病;3型和4型較少見,為其他基因引起的常染色體顯性遺傳病。STGD1患者多在兒童期或青少年期發病,視力多在0.05~0.1[6]。患者發病年齡越早,視力預后越差[7]。臨床治療手段主要包括減少紫外線暴露和佩戴低視力輔助器,以改善患者生活質量,并期望延緩視力下降進展。然而尚無預防或逆轉視力下降的有效治療手段。目前具有臨床應用前景的研究包括藥物、Abca4基因治療和干細胞移植。現就STGD1的治療研究現狀和進展作一綜述,以期為臨床應用和研究提供思路。
1 STGD1分子遺傳學
Abca4基因定位于人類染色體1p22.1,由50個外顯子組成,開放閱讀區長6819堿基對[8]。其編碼的Rim蛋白位于視桿細胞和視錐細胞外節盤緣[9-10],可作為翻轉酶參與11-順-視黃醛在視覺循環中的轉運。當Abca4基因突變造成Rim蛋白缺陷,引起N-亞視黃基磷脂酰乙醇胺在光感受器外節的積聚,使膜盤被視網膜色素上皮(RPE)細胞吞噬后降解生成N-亞視黃基-N-視黃基-乙醇胺(A2E),并在RPE細胞內積聚導致RPE細胞的功能障礙和死亡,進而繼發光感受器的功能障礙及死亡[11]。
2 STGD1藥物治療
RPE細胞內A2E等脂褐素的過度積聚在STGD1的病理機制中發揮重要作用[12]。因此,通過減少脂褐素積聚延緩疾病進展的藥物具有潛在的臨床應用價值。目前有希望的候選藥物包括C20氘化維生素A(ALK-001)、芬維A胺(fenretinide)和ICR-14967(A1120)等視覺周期調節藥物[13]。
2.1 ALK-001
ALK-001在該化合物中氫被氘取代,使碳氫鍵的斷裂更加困難,從而減少維生素A二聚形成A2E。Ma等[14]報道,該藥可減少Abca4-/-小鼠視網膜中80%的A2E積聚,并改善視網膜的功能。Ⅰ期臨床試驗(NCT02230228)評估了ALK-001在健康人群中的安全性,但相關研究結果尚未公布
2.2 Fenretinide
Fenretinide是一種類視黃醇的合成衍生物。其作為視黃醇結合蛋白4(RBP4)的拮抗劑,與維生素A競爭結合RBP4,阻止維生素A進入RPE細胞,從而抑制A2E等脂褐素的積聚[15]。Radu等[16]報道,該藥可減少Abca4-/-小鼠視覺循環中的類視黃醇,并抑制RPE細胞中A2E等脂褐素的累積。目前,該藥未在STGD1患者中開展臨床試驗。Mata等[15]在246例老年性黃斑變性(AMD)患者中開展了Ⅱ期臨床試驗(NCT00429936);結果表明,該藥可延緩患眼地圖樣萎縮灶的進展,并降低脈絡膜新生血管的發生率。多項臨床研究表明,該藥有視網膜電圖暗適應潛伏期延遲的副作用[17-19]。此外,由于其對胎兒的致畸作用,備孕和已孕的女性患者禁用此藥。
2.3 A1120
A1120是一種非類視黃醇RBP4拮抗劑,其作用機制與fenretinide相似。Dobri等[20]報道該藥可顯著降低Abca4-/-小鼠血清RBP4水平,并減少脂褐素的積聚;值得注意的是,該藥不引起視網膜電圖暗適應改變。目前iCura Vision、哥倫比亞大學和美國國立衛生研究院正在合作開展相應的臨床試驗[21]。
2.4 替拉瑞班特(LBS-008)
LBS-008也是一種非類視黃醇RBP4拮抗劑,其作用機制與fenretinide相似。目前,已被美國食品藥品監督管理局(FDA)批準作為治療STGD1的罕見藥[22]。Ⅰ期臨床試驗(NCT03735810)已評估了該藥在健康成人中的安全性和耐受性,但相關研究結果尚未公布;近期將開展其Ⅱ期臨床試驗。
2.5 艾米司他(emixustat)
Emixustat作為一種視覺周期異構酶RPE65的抑制劑,通過減少全反-視黃酯轉化為11-順-視黃醇,從而阻止A2E的積聚。Ⅰ期臨床試驗結果表明,該藥在健康人群中耐受性良好[23],已被FDA批準作為治療STGD1的罕見藥。Ⅱa期臨床試驗(NCT03033108)評估了emixustat對23例STGD1患者黃斑萎縮灶的療效,但尚未公布治療結果。針對AMD患者研究表明,emixustat無法延緩地圖樣萎縮灶進展[24]。Ⅲ期臨床試驗(NCT03772665)已于2018年展開,計劃招募162例STGD1患者以評估其安全性和有效性,預計于2022年4月完成。Emixustat的副作用為暗適應的潛伏期延遲和色盲,長期服用該藥后副作用的可逆性尚不明確[25]。
2.6 異維甲酸
異維甲酸是一種11-順-視黃醇脫氫酶抑制劑,可減緩11-順-視黃醛的合成和視紫紅質的再生,從而抑制A2E的形成。研究表明,該藥可減少Abca4-/-小鼠和野生型小鼠中脂褐素的積聚,且不影響視網膜功能;但動物實驗藥物劑量過高,不推薦在患者中使用[22, 26]。此外,盡管該藥能延緩視力下降,但具有肝毒性[27]。目前,未在STGD1患者中開展臨床試驗。
2.7 培阿普特(avacincaptad pegol)
Avacincaptad pegol是一種補體C5的抑制劑。通過抑制膜攻擊復合物的形成,減少細胞膜破壞引起的細胞死亡。研究表明,A2E等脂褐素可激活RPE細胞的補體系統,造成RPE細胞的功能障礙和光感受器的變性[28-30]。目前關于該藥的Ⅱb期臨床試驗(NCT03364153)正在進行,計劃招募120例STGD1患者以評估其通過玻璃體腔注射的療效,預計于2023年5月完成。Hussain等[21]報道,在萎縮型AMD患者玻璃體腔注射avacincaptad pegol,患者具有良好的耐受性。
VM200可與全反-視黃醛的醛基反應形成不活躍的席夫堿,從而阻止A2E的形成。該藥可在Abca4-/- Rdh8-/-小鼠的視網膜結構中保留[31]。目前VM200研究處于臨床前試驗階段。腸胃H+/K+ATPase抑制劑( soraprazan )于2013年被歐洲藥品管理局批準作為德國治療STGD1的罕見藥,但目前尚未開始臨床試驗[22]。此外,藏紅花作為抗氧劑可減輕視網膜的氧化損傷和炎癥,從而保護視網膜細胞[32],Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗(NCT01278277)已于2011年展開,研究表明短期補充藏紅花具有良好的耐受性,且對中心視網膜的電成像和視力無不利影響,為進一步的長期臨床試驗提供了依據。Aleman等[33]報道,補充葉黃素和玉米黃質對STGD有一定的療效,但目前臨床證據尚不充分。Omega-3脂肪酸可降低Abca4-/-小鼠的A2E和補體C3水平,并與疾病的延緩一致,有望成為一種值得期待的補充劑[34],其有效性評估的臨床試驗(NCT03297515)已于2020年9月完成,相關研究結果尚未公布。STGD患者通過佩戴墨鏡或隱形眼鏡可減少紫外線暴露、延緩視力的下降[35]。此外,多項研究表明,不建議STGD1患者補充維生素A的制劑[36-37]。
3 STGD基因治療
基因治療的目的是將功能性Abca4基因引入視網膜,使得膜轉運蛋白得以表達,從而減少RPE細胞中A2E等毒性脂褐素的積聚[21]。近年來,病毒或非病毒載體的基因補充療法取得了重大進展[38-41]。目前,將基因傳遞到視網膜細胞的主要途徑包括玻璃體腔注射和視網膜下注射。Hoffman等[42]報道,與玻璃體腔注射相比,視網膜下注射在患眼匯總所引起的免疫反應更低、靶組織的穿透性更佳。
3.1 腺相關病毒(AAV)載體
AAV免疫原性低、安全性高、轉導效率高且長效,是基因治療的一種理想工具[43-44]。然而,有效荷載僅4.7 kb限制了其在臨床上的應用[36]。Allocca等[45]報道,重組AAV(rAAV)2/5的基因組整合效率可達8.9 kb,在Abca4-/-小鼠視網膜下注射編碼ABCA4蛋白的rAAV2/5后,蛋白定位于視桿細胞外節,且視網膜的形態和功能得到顯著而穩定的改善[45]。但這種特大型AAV載體所包含的基因組大小存在高度異質性,通常比預期的要短[46-47]。此外,雙AAV載體策略(將大基因分裝至2個AAV載體,而后在宿主細胞內再結合成大基因)已應用于Abca4基因。多項動物實驗研究表明,小鼠視網膜下注射雙AAV載體是安全有效的[48-51]。
3.2 慢病毒載體
與AAV相比,慢病毒的有效荷載可達9.0 kb,并且可以穩定持久表達,但它可與宿主基因隨機整合,存在潛在的致瘤風險[43]。Kong等[52]一項動物實驗研究證實,利用慢病毒載體可高效轉導Abca4-/-小鼠的視桿、視錐細胞,并顯著減少A2E的累積。此外,以馬感染性貧血病毒為基礎的StarGen慢病毒載體在兔和獼猴的視網膜下注射中顯示出良好的耐受性和定位[53-54]。
基于上述研究,StarGen基因補充療法(SAR422459)的Ⅰ/Ⅱa期臨床試驗(NCT01367444)于2011年6月展開,對27例STGD1患者進行視網膜下注射該藥物;至2015年,共14例晚期患者接受試驗,結果表明,StarGen安全且耐受性良好,但沒有明確臨床療效證據[55]。后期將招募病變更輕的患者,他們可能有更大的獲益潛力[55],該臨床試驗已于2019年7月完成,目前尚未公布試驗結果。另一項Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗(NCT01736592)將對上述27例患者進行長達15年的隨訪,以評估StarGen基因補充療法的長期安全性、耐受性和生物活性,預計于2034年6月完成。
3.3 腺病毒載體
腺病毒有效荷載可達30~40 kb,具有游離基因和高轉導率的特性,使其在眼部的基因治療中具有吸引力,但由于免疫原性較高,目前尚未被廣泛用于眼部的基因治療[43]。
3.4 非病毒載體
納米技術是替代病毒載體基因治療的一種選擇。聚乙二醇取代聚賴氨酸的壓實DNA納米顆粒(CK30PEG)有效荷載可達20 kb,且毒性低、耐受性好。Han等[56]通過視網膜下注射CK30PEG將Abca4基因轉入Abca4-/-小鼠中,結果表明,Abca4基因的表達可持續8個月,并且小鼠的脂褐素顆粒減少、暗適應得到改善。目前,CK30PEG的轉導效率仍不及病毒載體[57],需進一步的研究以提高轉導效率。
常間回文重復序列叢集/常間回文重復序列叢集關聯蛋白(CRISPR-Cas)系統可通過對內源性基因組進行精確編輯以糾正突變的等位基因,已被用于眼科的多種疾病模型,并顯示出治療的應用潛力[58-59];但其脫靶效應是科學家和臨床工作者一直關注的問題。目前,已開發了高保真度的CRISPR系統,以及調節酶切活性的抗CRISPR系統以減少脫靶效應[60-61]。隨著技術的迅速發展,多個基于CRISPR-Cas9的臨床試驗正在進行或即將開始,可能會指導未來體細胞編輯在體外或患者體內的應用[62]。此外,反義寡核苷酸被證明可修復由STGD1相關的深內含子突變造成的Abca4基因的剪接缺陷,但效果的持續時間有限,需要多次玻璃體腔注射[21]。
4 STGD1干細胞治療
STGD1發病機制的核心是RPE細胞的變性。因此,通過干細胞再生RPE細胞是一種很有前景的治療策略。目前,干細胞的來源主要包括人胚胎干細胞(hESC)、誘導多能干細胞和成體干細胞。近年來,hESC來源的RPE(hESC-RPE)細胞移植取得了一些進展。Lu等[63]報道,小鼠STGD模型視網膜下注射hESC-RPE細胞后,其視功能得到改善且未出現畸胎瘤等不良反應。基于動物實驗的成功,來自英國的Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗(NCT01469832)在12例STGD患者中進行了MA09-hRPE(hESC-RPE)細胞的視網膜下注射,試驗結果表明患眼視網膜下色素沉著區與存活的移植細胞相對應,隨訪12個月后有4例患者的視力有臨界性改善,但所有患者的微視野和視覺功能問卷均無顯著改善;未發現不受控制的增生或炎癥反應;在接受最高劑量(200 000個細胞)移植的1例患者中觀察到視網膜局部變薄和色素沉著區敏感性降低,提示了潛在的危害[64]。鑒于STGD晚期病情進展緩慢,因此任何延緩疾病進展的措施可能需要更長的時間才會顯現。
來自美國的Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗(NCT01345006/NCT01344993)分別在9例STGD患者和9例AMD患者中進行了hESC-RPE細胞的視網膜下注射,有13例患者出現了與成功移植細胞相對應的視網膜下色素沉著區,隨訪12個月后10只眼的視力得到了提升,7只眼的視力維持不變或改善,1只眼視力下降了10個字母以上;而未接受治療的對側眼無類似改變。此外,STGD患者的生活質量評分提高了8~20分[65]。一項對上述患者隨訪4年后的臨床試驗(NCT02445612)發現,共4只眼并發白內障,1只眼發生手術后眼內炎,不良事件的發生與手術和全身免疫抑制相關;未發現移植組織存在不良增生、排斥反應或嚴重的眼或全身的安全問題[66]。此外,來自巴西的Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗(NCT01518127)在20例STGD和AMD患者中進行了玻璃體腔注射自體骨髓干細胞移植,已于2015年12月完成,但目前尚未公布結果。盡管這些Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗提供了令人鼓舞的安全結果,但是由于研究人數較少、隨訪時間較短且缺乏對照組,使得上述結論存在一定局限性。
5 小結和展望
盡管目前STGD1尚無有效的治療手段,但近年研究極大地推進了其在藥物、基因和干細胞治療的發展。在STGD1的不同階段,ALK-001、fenretinide和A1120等視覺周期調節藥物可減少視網膜A2E等脂褐素的過度積聚,是最有希望的候選藥物[13]。以慢病毒為載體的StarGen基因補充療法顯示了令人鼓舞的臨床前和初步的臨床結果,正在進行的Ⅰ/Ⅱ期臨床試驗將進一步研究其長期的安全性和有效性。此外,hESC-RPE的干細胞移植也展現了潛在的治療作用,未來將進行隨機、多中心的臨床研究以進一步評估視網膜下hESC-RPE細胞移植的安全性和療效。隨著各項研究的深入和臨床試驗的成功展開,STGD1的各種治療手段在臨床的應用指日可待,未來將有望挽救廣大患者的視力。