攻克杜氏肌营养不良基因治疗难题:肌营养不良蛋白免疫原性的挑战与突破

【字体: 时间:2025年04月05日 来源:Gene Therapy 4.6

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  为解决杜氏肌营养不良(DMD)基因治疗中肌营养不良蛋白(dystrophin)免疫原性影响疗效的问题,研究人员开展了关于 dystrophin 免疫原性机制、影响及应对策略的研究。结果表明 dystrophin 免疫原性受多种因素影响,诱导免疫耐受等策略可提升治疗效果,这为 DMD 基因治疗提供新方向。

  杜氏肌营养不良(Duchenne muscular dystrophy,DMD)是一种严重的 X 连锁隐性遗传性疾病,主要影响男性。患有 DMD 的男孩在幼儿时期就会出现肌肉无力的症状,随着病情的发展,肌肉逐渐萎缩,通常在 10 - 12 岁时失去行走能力,20 多岁时需要辅助呼吸,多数患者会在 20 - 40 岁因心脏和呼吸衰竭而去世。DMD 不仅会对肌肉造成损害,还会影响神经系统、骨骼等多个系统。
目前,针对 DMD 的治疗手段十分有限。虽然在症状管理方面取得了一些进展,但仍无法从根本上治愈疾病。恢复肌营养不良蛋白(dystrophin)的表达被认为是治疗 DMD 的关键,基于此开发了多种治疗策略,如药物促进核糖体通读提前终止密码子、外显子跳跃技术以及基因治疗等。然而,这些治疗方法都面临着一个严峻的挑战 ——dystrophin 的免疫原性问题。免疫系统可能会将重新表达的 dystrophin 识别为外来抗原,从而引发免疫反应,削弱治疗效果,甚至加重肌肉损伤。为了解决这一难题,来自英国朴茨茅斯大学医学院、药学院和生物医学科学学院的 Dariusz C. Górecki 等人开展了相关研究,研究成果发表在《Gene Therapy》上。

研究人员主要运用了细胞免疫分析技术,检测患者体内针对 dystrophin 的 T 细胞免疫反应;通过动物模型实验,观察在不同条件下 dystrophin 表达引发的免疫反应以及对肌肉功能的影响;还利用基因编辑技术相关原理探讨治疗策略。

dystrophin 重新表达:针对 DMD 根本病因的治疗方向
DMD 的发病根源是肌纤维中缺乏 dystrophin,使得肌肉无法承受正常的收缩力。因此,恢复 dystrophin 的表达成为治疗的核心目标。目前有多种策略在尝试实现这一目标,如使用药物促进核糖体通读提前终止密码子,但该方法仅对特定突变的部分患者有效;外显子跳跃技术旨在将 DMD 中出框的突变转变为有框突变,从而促进内部截断但仍具有部分功能的迷你或微型 dystrophin 的表达,不过由于缺乏足够的临床益处证据,该技术在欧盟未获批准;基因治疗则是利用病毒载体重新表达 dystrophin,理论上适用于所有 DMD 患者,尽管目前受病毒载体容量限制,多采用迷你或微型 dystrophin,但随着技术进步,未来有望实现全长 dystrophin 的重新表达。

dystrophin 作为抗原
在基因治疗中,dystrophin 的免疫原性是一个亟待解决的关键问题。免疫系统能够识别重新表达的 dystrophin 为外来物质,进而引发免疫反应,影响治疗效果。不同类型的 DMD 患者对重新表达的 dystrophin 免疫反应存在差异。多数患者缺失全长 dystrophin,但部分患者会表达 dystrophin 的 C 末端结构域,这部分通常不会引发免疫反应;而对于外显子 3 - 9 热点突变的患者,dystrophin 的 N 末端抗原表位可能具有免疫原性,临床试验中这类患者出现了明显的副作用(如肌炎)。此外,不同类型的迷你 / 微型 dystrophin 含有正常 dystrophin 中不存在的 N - 剪接至 C - 连接表位,这些表位可能成为新抗原。而且,DMD 患者中约 8% 存在对 dystrophin 的预先存在的细胞免疫,自发出现的迷你 dystrophin(如在回复纤维中)也可能导致免疫致敏。同时,DMD 患者肌肉的慢性炎症、抗原负荷以及免疫反应的延迟发展等因素,都使得 dystrophin 免疫原性问题更加复杂。

针对 dystrophin 的免疫反应机制
在缺乏对 dystrophin 的新生儿免疫耐受的情况下,免疫系统会将新出现的 dystrophin 抗原表位识别为外来的新抗原。这些抗原被抗原呈递细胞呈递给 T 淋巴细胞,引发 T 细胞介导(CD8+细胞毒性 T 淋巴细胞(CTLs)和 CD4+辅助性 T 细胞(Th))和 B 细胞介导(抗体)的免疫反应,其中主要是 T 细胞介导的免疫反应。针对 dystrophin 的免疫反应诱导机制较为复杂,可能涉及超激动性 T 细胞受体(TCR)配体,即重新表达的 dystrophin 抗原肽可能是未被删除的 T 细胞的 TCR 更强的配体,激活这些 T 细胞并使其能够识别和攻击任何 dystrophin;还可能涉及抗原表位扩展现象,当表达 dystrophin 的细胞死亡被抗原呈递细胞摄取后,会引发针对不同但相关的 dystrophin 肽的免疫反应。此外,DMD 患者的胸腺异常可能导致对 dystrophin 的免疫反应增强,但目前这一现象在患者中尚未得到证实。

诱导 dystrophin 免疫耐受与免疫抑制:来自癌症和慢性感染的启示
癌症和慢性病毒感染中,机体通过免疫抑制和免疫耐受机制使高表达的新抗原逃避免疫系统的清除,这为解决 DMD 基因治疗中 dystrophin 免疫原性问题提供了思路。免疫抑制能够延长转基因的表达,甚至诱导抗原特异性免疫耐受,但同时会增加患者感染的风险,并且由于 dystrophin 具有肿瘤抑制特性,还需考虑免疫抑制可能促进 DMD 患者发生恶性肿瘤的风险。

诱导对 dystrophin 的免疫耐受作为免疫抑制的替代方案
在动物研究中,通过基因疫苗诱导对治疗性表达的 dystrophin 的免疫耐受,展现出提高治疗效果的潜力。调节性 T 细胞(Treg)在建立免疫耐受中起着关键作用,研究发现,在转导肌肉中,Treg数量的增加与迷你 dystrophin 的长期表达相关。例如,在 mdx 小鼠实验中,共表达强模型抗原(β - 半乳糖苷酶)和吲哚胺 2,3 - 双加氧酶(IDO1),可显著提高转基因表达,增加 Treg数量,减少炎症细胞攻击,降低抗转基因的全身免疫反应。此外,新生儿免疫耐受在 DMD 基因治疗中具有潜在应用价值,早期诊断和治疗有望诱导新生儿对 dystrophin 和基因治疗载体的免疫耐受,防止肌肉损伤和后续的免疫反应,但目前新生儿对 dystrophin 的免疫耐受持久性仍有待研究。

综上所述,该研究深入探讨了 DMD 基因治疗中 dystrophin 免疫原性的相关问题,明确了其免疫原性的影响因素、免疫反应机制,并提出了诱导免疫耐受等潜在的解决策略。这为未来优化 DMD 基因治疗方案、提高治疗效果提供了重要的理论依据和实践指导,有助于推动 DMD 治疗领域的发展,为患者带来新的希望。
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