肌肉萎縮症治療新突破:高劑量基因療法及其安全疑慮

文章發表:2018/05/23

黃浥暐

壹、新訊快遞*

近年來,許多生技公司及藥廠試圖研發杜顯氏肌肉萎縮症(Duchenne/Becker muscular dystrophy, DMD/BMD)的基因療法,即以腺相關病毒(adeno-associated virus, AAV)作為載體,攜帶正常的基因至肌肉中來彌補病患異常的dystrophin基因。為了在病患受影響的無數個肌肉細胞中生效,須注射極高劑量的病毒顆粒至血液中,但2018年1月30日發表於Human Gene Therapy期刊的研究卻指出,當年輕的獼猴與豬進行如此高劑量的注射後,皆引發嚴重且突發的免疫反應,分別造成肝臟及神經元的損傷;研究員因此發出警告,認為此種仰賴高劑量AAV進行的基因療法對人類亦可能具毒性,尤其當作用對象為年幼的肌肉萎縮症病患時,更需進行審慎的評估。AAV是基因療法中廣為使用的載體,但過去幾乎不曾對高劑量使用進行研究,故此消息一出,使美國基因療法領域公司的股價應聲大跌。

貳、評析

一、DMD/BMD[1]

DMD/BMD在男孩的盛行率為三千五至五千分之一,是兒童期最常見的肌肉萎縮症。其病因為基因突變,為一種性聯隱性遺傳疾病,異常基因位於X染色體短臂(Xp21.2),使肌肉無法產生正常的蛋白質dystrophin,造成肌肉萎縮。因為是性聯隱性遺傳,故通常只有男性會發病,帶有一個不正常基因的女性通常不會有症狀,但會有50%的機會將有變異的基因傳給兒子。患病的男童在1~6歲間即開始出現因肌肉弱化產生的症狀,如學步困難、運動發展遲緩、扁平足等,肌肉萎縮先由肢體近端如肩膀、臀部、大腿開始,逐漸蔓延至肢體遠端如手臂、小腿等,使小腿肚的肌肉產生假性肥大,並逐漸引起呼吸肌及心肌病變;一般病情惡化速度很快,約13歲之前病童即需要全日使用輪椅,20歲前即可能因肺炎及心臟衰竭併發症而死亡。儘管可透過物理治療及藥物控制部分症狀及併發症,目前尚無根除疾病的方法

二、備受期待的基因療法

遺傳性疾病在過去通常被視為不可逆轉的,但隨著生醫科技不斷的進展,以分子工具移除並替換錯誤的基因,及以病毒載體攜帶正常基因來補償不表現的基因,此類直接改變基因表現的技術已愈見成熟,基因療法於各種遺傳性疾病的運用也成為兵家必爭之地。2017年底,基因療法在另一種嚴重肌肉萎縮症:脊髓性肌萎縮症(Spinal muscular atrophy, SMA)中取得令人矚目的成果。15名罹患重度/第一型脊髓性肌萎縮症(SMA-1)的嬰兒,本預期最多僅能存活兩年,卻在接受基因療法後,全部成功存活超過20個月,且其中多數孩童能坐直、部分甚至能行走,此成果已發表於醫學權威期刊《新英格蘭醫學雜誌》(New England Journal of Medicine, NEJM[2])。此外,目前位於美國的三家公司:Sarepta Therapeutics、Pfizer及 Solid Biosciences,正爭相成為首個推出杜顯氏肌肉萎縮症基因療法的公司。

三、高劑量病毒的安全疑慮

上述臨床試驗成果固然令人振奮,但研究中使用了高劑量的AAV,也帶來了前所未有的安全疑慮。AAV是在基因療法中相當普遍被使用的載體,在經歷數十年的研究及改良後,一般被認為是安全的,有超過兩千人曾以AAV進行血友病及視盲的基因療法且反應良好。然而,相較血友病的作用對象為微血管豐富的肝臟,要將足量病毒以靜脈注射送至中樞神經系統或骨骼肌,以治療脊髓性或杜顯氏肌肉萎縮症,須使用高劑量的病毒顆粒(一般:1012–1013 GC/kg;肌萎:大於1014 GC/kg),為一般用量的10~100倍以上[3],使其毒性風險大幅提高,且其作用對象為幼童,更須提高警戒。

1999年,在一項基因療法的臨床試驗中,一名參與研究的年輕受試者不幸死亡,使當時許多相關試驗喊停,也使基因療法的前景蒙上一層陰影。該研究的負責人James M. Wilson博士,被批評未重視動物實驗中在猴子身上發現的危險警示,故此後他致力於發展安全的AAV載體並挽回名聲。身為Solid Biosciences這家致力於發展DMD/BMD基因療法之生技公司的科學顧問,Wilson博士卻在該公司於2018年1月中的首次公開募股前數日突然辭職,並隨後於1月30日發表研究,指出高劑量AAV在動物實驗中造成年輕獼猴的肝毒性、小豬的神經毒性,部分症狀嚴重的動物甚至必須接受安樂死。無論是他的辭職或是研究結果,都讓外界對涉及高劑量病毒的基因療法感到憂慮。

事實上,任何藥物的劑量夠大都會引發毒性,此結果雖然是重要的警示,卻不需對基因療法的未來感到過度悲觀。尤其對面臨兩歲前死亡的重度脊DMD/BMD患者,或13歲前便無法行走、幾乎活不過20歲的DMD/BMD患者而言,或許寧願冒著風險換取一線生機。重要的是維持各種資訊的透明度,並同時對正面及負面的研究成果進行討論,才能在大膽嘗試新科技與保障安全性之間取得平衡。

參、延伸閱讀

  • 陳碧蓮、黃瓊華,病毒性載體之基因治療應用及特性分析,生物醫學暨檢驗雜誌,24卷3期,2012年9月,67-76頁。

註釋

  • Antonio Regalado, The Doctor Responsible for Gene Therapy’s Greatest Setback Is Sounding a New Alarm, MIT TECHNOLOGY REVIEW, Jan. 31, 2018, https://www.technologyreview.com/s/610141/the-doctor-responsible-for-gene-therapys-greatest-setback-is-sounding-a-new-alarm/ (last visited May 14, 2018).  返回內文
  1. Genetic and Rare Diseases Information Center, Duchenne muscular dystrophyhttps://rarediseases.info.nih.gov/diseases/6291/duchenne-muscular-dystrophy (last visited May 14, 2018).  返回內文
  2. R.S. Finkel, E. Mercuri, B.T. Darras, A.M. Connolly, N.L. Kuntz, J. Kirschner, C.A. Chiriboga, K. Saito, L. Servais, E. Tizzano, H. Topaloglu, M. Tulinius, J. Montes, A.M. Glanzman, K. Bishop, Z.J. Zhong, S. Gheuens, C.F. Bennett, E. Schneider, W. Farwell & D.C. De Vivo, Nusinersen versus Sham Control in Infantile-Onset Spinal Muscular Atrophy, 377(18) THE NEW ENGLAND JOURNAL OF MEDICINE 1723-1732 (2017).  返回內文
  3. Hinderer Christian, Katz Nathan, Elizabeth L. Buza, Dyer Cecilia, Goode Tamara, Bell Peter, Laura K. Richman & James M. Wilson, Severe Toxicity in Nonhuman Primates and Piglets Following High-Dose Intravenous Administration of an Adeno-Associated Virus Vector Expressing Human SMN, 29(3) Human Gene Therapy, https://doi.org/10.1089/hum.2018.015 (last visited May 13, 2018).  返回內文

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