综述:造血干细胞或免疫细胞基因治疗后载体安全性和遗传毒性的现状

【字体: 时间:2025年04月10日 来源:Leukemia 12.8

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  这篇综述全面剖析了基因治疗中载体介导的遗传毒性风险演变,聚焦γ-逆转录病毒载体(yRV)和自失活慢病毒载体(SIN-LV)在造血干细胞(HSC)与T细胞治疗中的应用。作者系统梳理了临床案例,揭示LMO2、MECOM等原癌基因激活机制,并探讨TET2/DNMT3A突变、克隆造血(CH)等新兴风险因素,为优化载体设计(如启动子选择、绝缘子配置)和长期监测提供关键见解。

  

基因治疗领域近年来在造血干细胞(HSC)和免疫细胞改造中取得了突破性进展,但载体安全性和遗传毒性风险始终是悬在研究者头顶的达摩克利斯之剑。这篇综述以临床案例为脉络,抽丝剥茧地揭示了不同基因递送系统的风险谱系,为下一代治疗策略提供了重要路标。

基因组学与基因治疗
早期使用γ-逆转录病毒载体(yRV)的临床试验曾带来灾难性后果——在X连锁重症联合免疫缺陷(X-SCID)治疗中,6例患者因载体插入LMO2、CCND2等原癌基因启动子区域而发展为急性淋巴细胞白血病(ALL)。类似事件在慢性肉芽肿病(CGD)和Wiskott-Aldrich综合征(WAS)治疗中重演,其中MDS-EVI1基因座的插入导致髓系异常增生。这些案例暴露出yRV的两大缺陷:强效逆转录病毒增强元件对邻近基因的转激活作用,以及其对转录起始位点(TSS)的整合偏好性。

HSC基因治疗中的遗传毒性
自失活慢病毒载体(SIN-LV)的出现曾被视为安全曙光。在β-地中海贫血治疗中,虽然观察到HMGA2基因插入导致的克隆优势,但因其促进治疗性红细胞生成而未引发恶变。然而近期X连锁肾上腺脑白质营养不良(X-ALD)治疗中,7例患者在使用含杂合启动子(MND)的SIN-LV后发生髓系肿瘤,证实即使采用SIN设计,强效病毒启动子仍可能重蹈yRV覆辙。值得注意的是,这些病例中KRAS、RUNX1等伴随突变提示"多打击"致癌模型的存在。

免疫细胞工程的转化风险
成熟T细胞曾被认为对转化具有天然抗性,但CAR-T治疗中陆续报道的T细胞淋巴瘤事件颠覆了这一认知。典型案例包括:

  • 抗BCMA CAR-T治疗后出现的PBX2整合型淋巴瘤,伴随TET2/PTPRB复合突变
  • 抗CD19 CAR-T治疗中检测到CBL基因插入导致的克隆扩增
  • 多发性骨髓瘤患者中发现的ARID1A整合克隆,与基线TET2突变共同作用

这些案例揭示三个关键机制:表观调控基因(TET2/DNMT3A)的预存突变、载体整合对信号通路(CBL/JAK-STAT)的干扰,以及炎症环境(CRS)对恶性克隆的促进作用。

风险因素的复杂交响
遗传毒性绝非单一因素所致:

  1. 载体特性:yRV的LTR活性>SIN-LV的启动子选择(MND>EF1α)>转座子系统的高拷贝风险
  2. 细胞状态:HSC的多能性>T细胞的表观遗传脆弱性
  3. 伴随突变:克隆造血(CH)相关突变(TET2/DNMT3A/ASXL1)构成"第一击"
  4. 治疗压力:化疗/放疗导致的基因组不稳定性

创新平台的机遇与挑战
新兴技术试图破解安全困局:

  • CRISPR编辑的TRAC-CAR T细胞虽展现疗效,但单细胞测序揭示高达4-6%的染色体异常
  • 碱基编辑(BE)在T细胞中表现出更优安全性,动物模型中未见明显脱靶
  • 同源定向修复(HDR)疗法在镰状细胞病中遭遇植入失败,提示编辑效率与功能保留的平衡难题

未来方向
15年随访数据证实,SIN-LV在多数应用中保持良好安全记录,但三个警戒线仍需严守:

  1. 避免使用含逆转录病毒元件的异源启动子
  2. 对表观调控基因(TET2/DNMT3A)突变患者实施强化监测
  3. 开发整合位点定向技术(如睡美人转座子的定向改造)

这场基因治疗的安全攻防战远未结束,但每一次临床教训都为精准基因组编辑铺就阶梯。随着单细胞多组学技术的发展,未来有望实现从"风险应对"到"风险预见"的跨越。

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