11月29日，JDB电子临床前毒理钻研部副总裁曾宪成博士在基因医治系列公开课【第4期】中做了主题为《对基因医治产品非临床钻研战术的思虑》的汇报，本文凭据专家汇报内容整顿，并经专家审核确认。

嘉宾简介

曾宪成博士，JDB电子临床前毒理钻研部副总裁
高级工程师，2010年在上海医药工业钻研院获得医学博士学位，2010-2013年在国度上海新药安全评价钻研中心工作，在此期间被派往国度食品药品监督治理总局药品审评中心进行新药审评理论和技术培训和实际；2013年参与JDB电子普亚医药科技（上海）有限公司，现任毒理钻研部副总裁，从事生物技术药物、疫苗及化学药品通常毒性试验钻研并承担毒理钻研部团队治理工作。作为项目掌管人实现了20个1类化药、8个抗体偶联药物、10个单克隆抗体、2个激素药物、2个预防用疫苗及1个复方药物申报中国和/或美国整套的通常毒性和药代动力学钻研。作为课题掌管人承担了上海市科委赞助的尝试动物专项钻研2项，作为子课题掌管人参加了“十一五”国度新药创造沉大专项钻研。

GT产品与核酸药物的关系

若依照药物结构分类，部门GT产品其实也属于核酸药物，好比使用非病毒载体递送的GT产品。核酸药物由于它自身怪异的物理化学和药理学特点，属于新的临床医治药物种类，为人类提供了药物钻研的新领域。

幼分子药物，蛋白药物或抗体药物是当前重要的临床医治药物类型，靶点重要是蛋白质，好比酶类，受体，离子通路，转运体和激酶等。但寻找一个新的靶点，并开发成药物依然是难题沉沉。

在罕见病领域，通例药物难以阐扬作用，但或许能够依赖GT产品解决。核酸药物目前重要的利用领域是在单基因滋扰，并且比力多的罕见病属于单基因异常，NIH汇报目前有7000种罕见病，其中约80%是单基因异常，半数病例为儿童，而95%尚无医治伎俩；对于多基因异常的疾病，核酸药物是不是能阐扬肯定的作用尚待钻研。

当前核酸药物医治分为三个重要方向：补充基因突变失去的职能（如导入正；虻牧品ǎ；抑造或寡言异；颍ㄈ鏡NA滋扰疗法）；直接纠正异；蚪峁梗ㄈ缁虮嘧肓品ǎ。

GT产品概想

基因医治产品通常通过将表源基因（或基因编纂工具）导入靶细胞或组织，代替、赔偿、阻断、建改、增长或敲除特定基因以阐扬医治作用。依照基因导入人体的方式分歧，基因医治可分为体内（in vivo）基因导入和体表（ex vivo）基因导入两种方式。

体内基因医治产品将表源基因（或基因编纂工具）通过适当的载体直接导入人体阐扬医治作用，而体表基因医治产品通常在体表将表源基因（或基因编纂工具）导入细胞，造备成为经基因建饰的细胞或细胞衍出产品，最终经回输以阐扬医治作用。（NMPA，《体内基因医治产品药学钻研与评价技术领导准则》（试行），2022.05）

图1 四种经典/常见基因医治战术

GT产品递送系统

对GT产品来讲，递送系统是它钻研的一个沉要方面，到目前为止还没有一个极度梦想的递送系统。目前GT产品常用的递送系统能够分为病毒和非病毒载体系统。病毒载体系统目前用的比力多的有逆转录病毒，慢病毒，腺病毒（免疫原性较强）和腺有关病毒等。非病毒载体重要有脂质纳米粒等。

病毒和非病毒载体进入细胞方式、特点及其后续命运决定了组织散布必会成为这类药物钻研的沉点。另表一方面，应该选择什么动物种属？两种载体进入细胞的方式，转基因从内吞幼体的开释，入细胞核方式，后续的转录及翻译过程等都是试验动物种属有关性思考的沉点。另表还要思考有关种属解剖结构（好比大脑和脊髓解剖结构、组织尺寸大幼及职能方面；大动物，如猴和猪，比大鼠更靠近人，尤其是病毒载体，由于病毒传布一个沉要蹊径是通过神经。）

有关动物种属的选择还应该思考以下方面：药效靶器官被有效转导；载体安全性已知；转基因表白水平与人体可比性；该种属动物能够出现该疾病状态；动物对基因建饰细胞及转基因表白产品的生物学反映与预期的人体反映的类似性；动物对异种起源的基因建饰细胞的免疫耐受性；动物病理生理学特点与拟用患者人群的类似性；临床拟用递送/给药方式的可行性。

图2 当前常用病毒/非病毒载体特点比力

正由于病毒载体，尤其是逆转录，有整合到基因组的风险，所以使用病毒载体，尤其是逆转录病毒载体的GT产品通常要评估致癌性。所以对于基因建饰细胞产品来说，致癌性的评估在领导准则中又被放到极度能干的地位。

2021年《基因医治产品非临床钻研与评价技术领导准则（试行）》中对致癌性的评估要求有以下几点：尺度的啮齿类动物致癌性试验通常不适于评价基因医治产品？裳∪≈ぞ萑ǔ粒╓eight of Evident, WoE）步骤来评估致癌风险，必要时进行致癌性钻研。WoE关注成分通常蕴含但不限于：药物靶点和药理作用通路与致癌性有关（例如导入基因产品是成长因子）；靶点和信号通路的药理作用特点预测与肿瘤产生发展有肯定有关性。插入突变钻研的有关了局提醒有致癌风险。载体设计中有潜在致癌风险；出产系统中存在引入致癌成分。通常毒理学试验组织病理学发现，蕴含弥漫性和/或局灶性细胞增生、持续的组织危险和/或慢性炎症，癌前病变和肿瘤产生；激素错乱。免疫抑造等。目前对基因建饰的细胞产品，除要进行上述致癌性评估表，还必要进行成瘤性评价。

病毒载体系统胞内作用过程

以病毒为载体的基因医治产品在体内的产生过程如图3。AAV的细胞表表黏附由低级糖链受体介导，并由蛋白质类次级受体不变。而后以AAV为基础的载体在通往细胞核的过程中利用多种内吞蹊径。随后RAAV衣壳在分选室(内幼体和高尔基体)中经历了内容性的构象变动。在逃离分选室后，载体粒子荟萃在核周空间，并通过核孔复合体进入细胞核。在细胞核内，载体基因组被开释和转录，实现转基因的表白。

图3 以AAV病毒载体为例
经典的基因医治产品体内过程

GT产品非临床钻研战术

如图4显示的是GT产品进行非临床评价项目通常战术。药理学钻研方面必要做动物模型有效性钻研，概想验证及安全药理；药代动力学的钻研则要沉点钻研露出量，生物散布及脱落钻研；毒理学方面要做通常毒理学，免疫原性，免疫毒性，遗传生殖毒性，致癌性，部门耐受性和病毒脱落风险（尤其是复造型病毒）钻研。

图4 基因医治产品要进行的非临床评价项目

除此之表，2017年欧盟、美国、日本等三个当局或经济结合体在Yale Journal of Biology and Medicine上颁发文章推荐基因医治产品非临床安全钻研要关注以下问题：造剂组分引起的毒性（好比脂质体分歧组分及其它传染物，轻则产生免疫原性沉则会致癌），给药蹊径引起的毒性（部门用药还是系统用药），非靶细胞/组织异常散布（脱靶问题），载体及转基因持续表白及其表白水平（直接决定了尝试动物数据的价值），非靶细胞/组织病毒复造水平，免疫激活和抑造，针对载体的免疫反映，靶细胞活化状态/表型，潜在的插入突变/致癌，潜在的生殖器官传布，潜在的由患者向家庭成员及照料者的水平传布（如脱落）等。

GT产品免疫原性产生过程

GT产品的病毒/非病毒载体递送的是核酸。在机体漫长的进化过程中衍生了一系列鉴别表来物质的系统或通路，如模式鉴别受体。当核酸被模式鉴别受体鉴别后先会引起先性子免疫反映，这也正是我们要关注的基因医治产品给药之后引起的早期/急性毒性反映。无论病毒还长短病毒载体，由于递送内容化学结构极度类似，会共用一样鉴别系统，最后产生类似的生物学效应，如产生I型滋扰素，II型滋扰素，细胞因子等。同时为后期激活适应性免疫做铺垫。后期产生的适应性免疫重要分为细胞免疫和体液免疫，体液免疫是针对病毒的衣壳，或病毒衣壳被降解之后的产品，或转基因表白产品等表来物质产生相应的抗体。若是是细胞医治产品，自身就会引起细胞免疫反映。病毒载体免疫原性起源分析如图5。

图5 病毒载体免疫原性起源分析

在做非临床毒性钻研时要沉点关注先性子免疫和适应性免疫反映，常用ELISA，qPCR，ELISpot等步骤监测，有时辰必要对产生的抗体进行中和抗体属性鉴按时辰会选取一些滋扰活性潜能钻研的步骤。

当我们获悉了免疫原性起源之后将会增长对领导准则相应条款及要求的理解。领导准则中提到：基因医治产品可能导致的免疫反映蕴含先性子免疫和适应性免疫反映。多种成分可显著影响基因医治产品的先性子和适应性免疫反映，如宿主成分（前期接触过有关病毒血清型和/或导入基因产品，免疫系统状态）、基因递送方式（递送系统种类、给药蹊径和靶组织）、载体（载体种类、血清型、剂量和导入基因的调控原件类型等）、导入基因的产品、异位表白基因产品（出格是针对免疫豁免器官和/或部位特异性表白的基因产品）；蛞街尾返拿庖咴钥赡芷鹪从诓分械姆侨嗽椿榉帧⒌既牖虻谋戆撞贰⒃靥濉⒒虮嘧氩姆窃て诘碾/蛋白质等。病毒载体类基因医治产品相对更容易产生免疫原性。此表，还应试虑尝试动物预存免疫对试验的影响。

当前节造病毒载体免疫原性战术

既然免疫原性不成预防，能够做一些解除免疫原性影响的工作。常见战术是使用药物过问而实现免疫抑造。目前钻研文件中也有提到其他方式，如通过节造剂量并利用肝脏怪异的不活跃的免疫环境，或利用AAV-CAR Tregs来节造病毒载体的免疫原性。(Frontiers Immunology,2020:11;Molecular Therapy: Methods & Clinical Development,2021:23)。除上述提到的节造免疫原性的战术之表，还有诸多其他分歧的方式。这重要是提醒我们，要关注到预存抗体对尝试了局的影响，若是钻研这类产品，没有做预存抗体筛选，注定尝试了局无数情况下会失败或无申报价值。

病毒载体组织散布及排出/脱落（shedding）钻研沉点要关注大脑，两大传布蹊径，即血液和神经等；除此之表还要关注在生殖系统有没有散布。相识上述内容之后，关于领导准则对生物散布（含排出/脱落）钻研的划定就更容易理解了。在生殖毒性钻研方面，基因医治产品应凭据受试者的产品类型、作用机造、通常毒理发现、生物散布特点以及患者人群来评估潜在的生殖/发育毒性风险。若是基因医治产品拟用于有生育可能或怀胎人群，应钻研产品对胎儿的影响（例如细胞因子部门天生后通过胎盘转运），发展胚胎-胎仔发育和围产期毒性试验。若是在通常毒理学试验中发现有潜在的生殖器官毒性反映，应发展生育力和早期胚胎发育毒性试验。当基因医治产品在生殖器官持续存在时，必要进一步确定其在生殖细胞（例如卵母细胞、精子）的露出水平。

总结

当前GT医治产品在以下几个方面存在挑战：

1. 在尝试钻研设计/铺排方面，长周期的毒性钻研（如6个月毒性试验）是否总是必要；选择毒性试验剂量的最好步骤；若有免疫原性，进行毒性钻研的最好方式；生物散布钻研必要采集几多组织；若是选取一样的病毒衣壳及加强子或一样的脂质纳米粒递送系统，但转基因分歧，是否仍必要进行生物散布钻研；若是已有文件数据证明低风险，对于低/不整合的载体是否仍有必要进行整合性钻研；

2. 钻研数据分析方面，动物体生物散布/表白/不良反映若何表推至人；汗青数据不足；

3. 分歧步骤间、统一家公司分歧场所间、公司和表包出产商间、表包出产商批次间等产品间质量一致性方面，什么样的体表比对钻研已经能够充分注明可比性；多大的产品分歧会导致额表毒性钻研；何时及必要哪些钻研以钻研明显差距的影响；

4. 后期开发方面，必要哪些钻研以支持有怀胎需要妇女用药；

5. 监管方面，某些方面在分歧监管机构间尚未达成一致；晚期开发若何进行不足清澈的领导准则（如生殖发育毒性试验及致癌性试验战术）（Molecular Therapy: Methods & Clinical Development,2020 ）。

直播预报

12月20日20:00-21:30

基因医治公开课（第5期）将起头直播

欢迎旁观