近日，發表在《美國心臟病學會雜志-心衰》（JACC: Heart Failure）的一篇名為《Applications of Gene Therapy in Cardiomyopathies》的綜述文章，概述了基因治療在心肌病中的應用，并且總結了基因治療技術、與腺相關病毒遞送相關的毒性風險、正在進行的臨床試驗和未來的目標。目前，已有針對Danon病、Pompe病、Fabry病、杜氏肌營養不良（DMD）、Friedreich共濟失調和TTR淀粉樣變性這些心肌病擬表型（Phenocopy）的基因治療，肥厚型心肌病（HCM）、致心律失常性右室心肌病（ARVC）和擴張型心肌病（DCM）也將是基因治療在心肌病領域未來的重點發展方向。
重點HIGHLIGHTS
●基因治療（Gene Therapy）是治療單基因疾病的一種新興技術，臨床試驗正在進行中，當前已經取得了不錯的臨床試驗結果；
●臨床試驗中出現一些不良事件，包括劑量依賴性免疫反應，如肝毒性、獲得性溶血性尿毒癥綜合征和心肌炎；
●心臟特異性、低免疫原性載體和適當的免疫抑制方案尚未完全解決；
●樣本量小、置換終點的必要性和缺乏對照組，使得設計臨床試驗具有挑戰性。
基因治療策略
基因治療的目的是分別通過基因置換和基因編輯策略引入新基因或對現有基因和/或其調控部分進行遺傳修飾來影響疾病表現（見中心圖）。遺傳物質通常通過心肌載體（例如腺相關病毒9(AAV9)或工程衣殼）遞送。
中心圖. 基因置換和基因編輯
注：在存在功能喪失突變的情況下，基因置換方法提供了基因的功能拷貝。基因編輯技術包括對預先存在的基因組進行直接修飾，以糾正突變或破壞編碼有毒蛋白質的基因。
基因置換策略的目的是提供一個封閉在適當載體中的缺陷基因的功能拷貝，以減輕疾病表型。這種方法用于功能喪失致病性變異，如Danon病和Fabry病。基因編輯策略的目的是在細胞基因組的天然環境中修改靶向DNA序列。基因編輯工具可以在特定的DNA位點引入雙鏈或單鏈斷裂，以允許DNA堿基對的轉換、DNA堿基對缺失、DNA堿基配對的插入或前述的組合。用于基因編輯的核酸酶的主要類型包括鋅指核酸酶、轉錄激活因子樣效應物核酸酶、巨型核酸酶和CRISPR/Cas9（見圖1）。
圖1. 基因組編輯策略
注：（A）核酸酶決定向導RNA堿基上的雙鏈DNA斷裂，通常用于破壞靶基因。（B）堿基編輯器通過單鏈斷裂和DNA脫氨酶可以轉化堿基——腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鳥嘌呤（G）或胸腺嘧啶（T）（例如，CG轉化為TA，AT轉化為GC）。（C）轉座子可以在靶位點整合大的基因組序列。（D）引導編輯器由與逆轉錄酶融合的CRISPR-Cas9結構域組成，并由引導編輯向導RNA（pegRNA）引導至靶DNA，該向導RNA也編碼所需的編輯。逆轉錄酶將模板從pegRNA復制到DNA中，并結合到DNA雙鏈體中。sgRNA=單向導RNA。
正在進行的臨床試驗
目前，多項針對Danon病、Pompe病、Fabry病、杜氏肌營養不良（DMD）、Friedreich共濟失調和TTR淀粉樣變性這些心肌病擬表型的基因治療的臨床試驗，已經進行或正在進行中（見表1，滑動查看）
未來展望
基因治療在肥厚型心肌病（HCM）和致心律失常性右室心肌病（ARVC）的動物模型中顯示出良好的結果，在擴張型心肌病（DCM）小鼠模型中也顯示出良好的結果。HCM、DCM、ARVC將是基因療法在心肌病治療領域未來重點的發展方向。
基因治療的前景和挑戰
基因療法可能從根本上改變心肌病治療格局，從旨在限制并發癥的一種表型特異性、主要為反應性的治療模式，轉變為可能具有治療作用的內源特異性、主動性的治療模式。但基因治療仍然存在重大挑戰，從生物利用度到安全性及臨床研究設計等方面。基因治療未來將從研究低毒性載體、免疫抑制劑、臨床設計等方向深入研究和解決現存在問題。
參考文獻
Alessia Argiro, Quan Bui, Kimberly N Hong, et.al. Applications of Gene Therapy in Cardiomyopathies. JACC Heart Fail. 2023 Oct 7:S2213-1779(23)00624-8.
往期回顧
