来自比利时罕见病联盟的Erik Tambuyzer和Marco Prunotto研究团队在期刊《Nature Reviews Drug Discovery》上发表了题为“Therapies for rare diseases: therapeutic modalities, progress and challenges ahead”的文章，详细探讨了罕见病的主要治疗方式的技术基础和其适用性，包括小分子药物、抗体药物、蛋白质替代疗法、寡核苷酸疗法、基因和细胞疗法，以及药物再利用。对于每种治疗方式，作者比较了不同模式下的分子靶向机制（图1），描述了基于该平台的药物开发的临床进展，并分析了其作为罕见病疗法开发平台的优缺点。希望本文能为罕见病领域的药物发现提供入门介绍，并推动科学进步转化为新型疗法。

 

图1 不同治疗模式的特点和监管批准数据

（图片来源：Tambuyzer E, Vandendriessche B, Austin CP, et. al, Nat Rev Drug Discov, 2020）

本期将分为上下两篇，上篇为您详细介绍了罕见病中的小分子药物、抗体药物、蛋白质替代疗法以及寡核苷酸疗法的主题内容，下篇将为您介绍：罕见病中的基因与细胞治疗主题内容。

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罕见病的治疗模式、临床进展与挑战（上）

基因与细胞治疗

基因治疗在罕见病中的作用原理主要为两种，一种是表达所需蛋白以弥补特定蛋白质功能丧失，另一种是利用RNA干扰机制抑制基因表达。腺相关病毒(adeno-associated virus, AAV)载体和逆转录病毒（retrovirus）/慢病毒（lentivirus）载体是目前常用于罕见病临床研究的两种基因治疗平台。重组AAV载体可以插入小于5000个碱基的治疗性转基因以进行基因治疗。目前已鉴别出13种AAV血清型，不同的AAV血清型具有不同的组织趋向性。例如，AAV8已在三项临床试验中用于将基因递送至肝脏；AAV9已用于四项神经系统疾病的临床试验中。

治疗用的AAV不会将基因整合进人体细胞，保证了安全性，但其会在细胞复制中丢失信息，因此只能用于非分裂（或分裂缓慢）细胞类型的基因治疗。AAV载体具有良好的安全性，在200多项临床试验中没有死亡或致癌记录。在人体内引起的最常见严重不良反应是肝转氨酶水平升高(表明肝损伤)，与对AAV衣壳蛋白的免疫反应有关，通常可以通过类固醇治疗来控制。

逆转录病毒包含单链RNA基因组，通过逆转录将基因整合到人类基因组中，实现基因组的永久修饰。慢病毒是逆转录病毒家族的一个属，不依赖有丝分裂进入细胞核，其感染效率更高且可以自我灭活，因此可用于递送基因至分裂或非分裂细胞中。

根据最初的细胞来源，细胞疗法可分为患者特异性来源（通常是自体的）或已制备好的细胞来源这两类。可用的细胞类型包括T细胞、树突状细胞（dendritic cell, DC）、间充质基质细胞（mesenchymal stromal cell, MSC）、成纤维细胞、自然杀伤（natural killer，NK）细胞、神经干细胞、诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cell, iPSC）等，通过靶细胞分离（选择、分选）、培养（扩增、激活）、洗涤、体积减少和其他配制组合的过程进一步修饰源细胞。离体修饰通常是通过使用病毒载体实现的。与体内基因组编辑相比，体外编辑的脱靶风险将大大降低。

在临床应用方面，AAV疗法已被证实在脊髓性肌萎缩症（spinal muscular atrophy, SMA）、A型和B型血友病（hemophilia）、芳香族L-氨基酸脱羧酶缺乏症（aromatic L-amino acid decarboxylase deficiency, AADCd）等多种罕见病中有效，目前有8种AAV基因疗法已被批准上市（表1）。

 

表1 全球获批上市的8款AAV基因治疗产品

 

更多关于罕见病中AAV基因疗法的详情，可参考往期

基因疗法在罕见病上的应用

在单基因罕见疾病方面，AAV载体已经体现出临床优越性。相关研究表明，AAV载体可在非分裂细胞中持续多年地表达基因。但其生产制造的复杂性和成本远高于小分子，其他局限包括免疫应答导致的AAV转导细胞的丢失、缺乏用于其他相关组织和细胞类型的载体血清型、以及基因组的有限荷载。另外，基因组编辑完成后相关基因的长期表达可能会带来负面影响，但是其中的致癌问题可通过自灭活慢病毒载体解决。而细胞疗法的一个关键局限性是目前尚无法确定产品的特征以确保一致性，其确切作用机制可能也不清楚，因此提高了使用的成本。相较于小分子、抗体和蛋白质替代疗法，基因和细胞疗法尚处于早期发展阶段，然而，这种疗法可能是一次性治疗甚至可以治愈疾病，因此对罕见病具有深远的意义。

讨论与总结

在详尽阐述了当前罕见病新药开发的主要技术平台之后，作者还简要概述了一些深刻影响此类药物研发环境的核心问题和关键因素，为全面理解罕见病药物研发领域提供了更为深入的视角。

1.孤儿药开发监管途径

孤儿药开发的各种监管途径和经济激励措施，如今在美国、欧洲、日本和其他地方都已确立。为加快创新药的研发速度，解决重大未满足的医疗需求，已经出台了几项监管措施，包括美国的快速通道、加速审批、优先审查、突破性疗法认定和再生医学先进疗法认定，以及欧盟的有条件上市许可、特殊情况批准、加速评估、优先药物（PRIME）计划和先进疗法监管。对FDA和EMA的批准进行审查发现，这些项目更多地用于孤儿药，而非用于治疗非罕见病产品（表2）。

表2 孤儿药的快速监管审查途径

（图片来源：Tambuyzer E, Vandendriessche B, Austin CP, et. al, Nat Rev Drug Discov, 2020）

 

2.患者参与监管决策和孤儿药开发

患者权益组织在孤儿药开发中将继续扩大其作为研究伙伴的角色，他们在确定临床终点、制定知情同意书、招募患者等方面提供专业知识，并参与监管机构会议，讨论研发活动以及医疗产品监管审查中的效益风险评估。同时在药物开发早期，患者的观点也极具价值。例如，在建立患者登记系统和生物样本库以及选择临床试验终点方面，这些在罕见病中往往未得到很好的确立。尽管已经努力选择适合目的的终点，但许多罕见病的异质性降低了候选药品的敏感性，再加上患者数量少，可能会导致假阴性。通过使用可以在临床试验前、中和后期实施的半结构化视频访谈，来捕捉患者及其看护者对变化的看法，可以防止这种假阴性。另外对于从事孤儿药开发的研究人员来说，与相关患者建立良好关系非常重要，并且应该尽早建立。

3.推动罕见病疗法的有效研究和开发

罕见病患者群体多样，值得作为更高的公共卫生优先事项来对待。罕见病领域的所有利益相关者都需要协作，以弥合罕见病领域基础研究与治疗开发之间的巨大鸿沟。当前，对罕见病的高质量研究没有到达临床阶段就结束了。在美国和欧盟，尽管孤儿药的数量都在稳步增长(图2)，但仅有约5%的孤儿药获批。此外，一些疾病领域也存在巨大的偏倚，超过1/3的孤儿药被批准用于肿瘤适应证(图3)。

 

图2 罕见病在科学知识和治疗方法之间的巨大差距

（图片来源：Tambuyzer E, Vandendriessche B, Austin CP, et. al, Nat Rev Drug Discov, 2020）

 

 

图3 罕见病和孤儿药的关键因素

（图片来源：Tambuyzer E, Vandendriessche B, Austin CP, et. al, Nat Rev Drug Discov, 2020）

对于肿瘤以外的罕见病，在将现有基础科学转化为治疗方法方面存在一个重大缺口。标准技术平台和就绪性的评估机制可以增强患者组织的能力，并促进治疗开发的进展。将罕见病的基础研究转化为治疗方法已成为公共和慈善事业的首要任务，提供资金支持，并为患者群体提供咨询和支持服务，这将有助于降低早期研究结果的风险，让更多行业参与推动新疗法。

此外，在全球合作中共享诊断数据，能够保护患者隐私，将有助于更轻松、更快速地诊断罕见病，并推动跨疾病分析。数据的统一可以减少重复工作和成本，提高效率，增加领域专业知识。传感器技术的日益普及将提供更多研究数据，如识别具有相似症状的不同的疾病可能共享的药物反应模式等。在建立登记系统以及临床和自然史研究时，也应咨询患者组，以确保考虑患者的观点。

最后，通过对罕见病药物研发中使用的技术平台的概述，希望这篇文章将成为帮助基础科学转化为此类疾病治疗开发的宝贵资源。同时还希望，这将引发人们对资助和培养转化科学文化的兴趣，以减轻全球罕见疾病患者的痛苦。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41573-019-0049-9