Stargardt病(STGD)是最常见的遗传性黄斑营养不良,多在儿童期或青少年期发病,几乎所有患者都会出现不可逆的视力下降。其中以1型STGD(STGD1)最为常见,是由于Abca4基因突变引起的常染色体隐性遗传疾病。近年来,针对STGD1的治疗研究取得了令人鼓舞的进展,其中C20氘化维生素A(ALK-001)、芬维A胺(fenretinide)和ICR-14967(A1120)等视觉周期调节药物、StarGen基因补充疗法以及人胚胎干细胞来源的视网膜色素上皮细胞移植展现了光明的应用前景。相信随着各项研究的深入和临床试验的成功开展,STGD1的各种治疗手段在临床的应用指日可待,未来将有望挽救广大患者的视力。
引用本文: 王丹丹, 高凤娟, 张圣海, 常青, 徐格致, 吴继红. Stargardt病1型的治疗研究现状与进展. 中华眼底病杂志, 2021, 37(7): 567-572. doi: 10.3760/cma.j.cn511434-20200518-00224 复制
版权信息: ©四川大学华西医院华西期刊社《中华眼底病杂志》版权所有,未经授权不得转载、改编
Stargardt病(STGD)是最常见的遗传性黄斑营养不良,以黄斑萎缩、伴或不伴视网膜黄色斑点沉着为典型眼底改变[1-3]。目前公认的STGD有3种类型,1型(STGD1)最为常见(患病人群占比超过95%)[4-5],是由Abca4基因突变引起的常染色体隐性遗传病;3型和4型较少见,为其他基因引起的常染色体显性遗传病。STGD1患者多在儿童期或青少年期发病,视力多在0.05~0.1[6]。患者发病年龄越早,视力预后越差[7]。临床治疗手段主要包括减少紫外线暴露和佩戴低视力辅助器,以改善患者生活质量,并期望延缓视力下降进展。然而尚无预防或逆转视力下降的有效治疗手段。目前具有临床应用前景的研究包括药物、Abca4基因治疗和干细胞移植。现就STGD1的治疗研究现状和进展作一综述,以期为临床应用和研究提供思路。
1 STGD1分子遗传学
Abca4基因定位于人类染色体1p22.1,由50个外显子组成,开放阅读区长6819碱基对[8]。其编码的Rim蛋白位于视杆细胞和视锥细胞外节盘缘[9-10],可作为翻转酶参与11-顺-视黄醛在视觉循环中的转运。当Abca4基因突变造成Rim蛋白缺陷,引起N-亚视黄基磷脂酰乙醇胺在光感受器外节的积聚,使膜盘被视网膜色素上皮(RPE)细胞吞噬后降解生成N-亚视黄基-N-视黄基-乙醇胺(A2E),并在RPE细胞内积聚导致RPE细胞的功能障碍和死亡,进而继发光感受器的功能障碍及死亡[11]。
2 STGD1药物治疗
RPE细胞内A2E等脂褐素的过度积聚在STGD1的病理机制中发挥重要作用[12]。因此,通过减少脂褐素积聚延缓疾病进展的药物具有潜在的临床应用价值。目前有希望的候选药物包括C20氘化维生素A(ALK-001)、芬维A胺(fenretinide)和ICR-14967(A1120)等视觉周期调节药物[13]。
2.1 ALK-001
ALK-001在该化合物中氢被氘取代,使碳氢键的断裂更加困难,从而减少维生素A二聚形成A2E。Ma等[14]报道,该药可减少Abca4-/-小鼠视网膜中80%的A2E积聚,并改善视网膜的功能。Ⅰ期临床试验(NCT02230228)评估了ALK-001在健康人群中的安全性,但相关研究结果尚未公布
2.2 Fenretinide
Fenretinide是一种类视黄醇的合成衍生物。其作为视黄醇结合蛋白4(RBP4)的拮抗剂,与维生素A竞争结合RBP4,阻止维生素A进入RPE细胞,从而抑制A2E等脂褐素的积聚[15]。Radu等[16]报道,该药可减少Abca4-/-小鼠视觉循环中的类视黄醇,并抑制RPE细胞中A2E等脂褐素的累积。目前,该药未在STGD1患者中开展临床试验。Mata等[15]在246例老年性黄斑变性(AMD)患者中开展了Ⅱ期临床试验(NCT00429936);结果表明,该药可延缓患眼地图样萎缩灶的进展,并降低脉络膜新生血管的发生率。多项临床研究表明,该药有视网膜电图暗适应潜伏期延迟的副作用[17-19]。此外,由于其对胎儿的致畸作用,备孕和已孕的女性患者禁用此药。
2.3 A1120
A1120是一种非类视黄醇RBP4拮抗剂,其作用机制与fenretinide相似。Dobri等[20]报道该药可显著降低Abca4-/-小鼠血清RBP4水平,并减少脂褐素的积聚;值得注意的是,该药不引起视网膜电图暗适应改变。目前iCura Vision、哥伦比亚大学和美国国立卫生研究院正在合作开展相应的临床试验[21]。
2.4 替拉瑞班特(LBS-008)
LBS-008也是一种非类视黄醇RBP4拮抗剂,其作用机制与fenretinide相似。目前,已被美国食品药品监督管理局(FDA)批准作为治疗STGD1的罕见药[22]。Ⅰ期临床试验(NCT03735810)已评估了该药在健康成人中的安全性和耐受性,但相关研究结果尚未公布;近期将开展其Ⅱ期临床试验。
2.5 艾米司他(emixustat)
Emixustat作为一种视觉周期异构酶RPE65的抑制剂,通过减少全反-视黄酯转化为11-顺-视黄醇,从而阻止A2E的积聚。Ⅰ期临床试验结果表明,该药在健康人群中耐受性良好[23],已被FDA批准作为治疗STGD1的罕见药。Ⅱa期临床试验(NCT03033108)评估了emixustat对23例STGD1患者黄斑萎缩灶的疗效,但尚未公布治疗结果。针对AMD患者研究表明,emixustat无法延缓地图样萎缩灶进展[24]。Ⅲ期临床试验(NCT03772665)已于2018年展开,计划招募162例STGD1患者以评估其安全性和有效性,预计于2022年4月完成。Emixustat的副作用为暗适应的潜伏期延迟和色盲,长期服用该药后副作用的可逆性尚不明确[25]。
2.6 异维甲酸
异维甲酸是一种11-顺-视黄醇脱氢酶抑制剂,可减缓11-顺-视黄醛的合成和视紫红质的再生,从而抑制A2E的形成。研究表明,该药可减少Abca4-/-小鼠和野生型小鼠中脂褐素的积聚,且不影响视网膜功能;但动物实验药物剂量过高,不推荐在患者中使用[22, 26]。此外,尽管该药能延缓视力下降,但具有肝毒性[27]。目前,未在STGD1患者中开展临床试验。
2.7 培阿普特(avacincaptad pegol)
Avacincaptad pegol是一种补体C5的抑制剂。通过抑制膜攻击复合物的形成,减少细胞膜破坏引起的细胞死亡。研究表明,A2E等脂褐素可激活RPE细胞的补体系统,造成RPE细胞的功能障碍和光感受器的变性[28-30]。目前关于该药的Ⅱb期临床试验(NCT03364153)正在进行,计划招募120例STGD1患者以评估其通过玻璃体腔注射的疗效,预计于2023年5月完成。Hussain等[21]报道,在萎缩型AMD患者玻璃体腔注射avacincaptad pegol,患者具有良好的耐受性。
VM200可与全反-视黄醛的醛基反应形成不活跃的席夫碱,从而阻止A2E的形成。该药可在Abca4-/- Rdh8-/-小鼠的视网膜结构中保留[31]。目前VM200研究处于临床前试验阶段。肠胃H+/K+ATPase抑制剂( soraprazan )于2013年被欧洲药品管理局批准作为德国治疗STGD1的罕见药,但目前尚未开始临床试验[22]。此外,藏红花作为抗氧剂可减轻视网膜的氧化损伤和炎症,从而保护视网膜细胞[32],Ⅰ/Ⅱ期临床试验(NCT01278277)已于2011年展开,研究表明短期补充藏红花具有良好的耐受性,且对中心视网膜的电成像和视力无不利影响,为进一步的长期临床试验提供了依据。Aleman等[33]报道,补充叶黄素和玉米黄质对STGD有一定的疗效,但目前临床证据尚不充分。Omega-3脂肪酸可降低Abca4-/-小鼠的A2E和补体C3水平,并与疾病的延缓一致,有望成为一种值得期待的补充剂[34],其有效性评估的临床试验(NCT03297515)已于2020年9月完成,相关研究结果尚未公布。STGD患者通过佩戴墨镜或隐形眼镜可减少紫外线暴露、延缓视力的下降[35]。此外,多项研究表明,不建议STGD1患者补充维生素A的制剂[36-37]。
3 STGD基因治疗
基因治疗的目的是将功能性Abca4基因引入视网膜,使得膜转运蛋白得以表达,从而减少RPE细胞中A2E等毒性脂褐素的积聚[21]。近年来,病毒或非病毒载体的基因补充疗法取得了重大进展[38-41]。目前,将基因传递到视网膜细胞的主要途径包括玻璃体腔注射和视网膜下注射。Hoffman等[42]报道,与玻璃体腔注射相比,视网膜下注射在患眼汇总所引起的免疫反应更低、靶组织的穿透性更佳。
3.1 腺相关病毒(AAV)载体
AAV免疫原性低、安全性高、转导效率高且长效,是基因治疗的一种理想工具[43-44]。然而,有效荷载仅4.7 kb限制了其在临床上的应用[36]。Allocca等[45]报道,重组AAV(rAAV)2/5的基因组整合效率可达8.9 kb,在Abca4-/-小鼠视网膜下注射编码ABCA4蛋白的rAAV2/5后,蛋白定位于视杆细胞外节,且视网膜的形态和功能得到显著而稳定的改善[45]。但这种特大型AAV载体所包含的基因组大小存在高度异质性,通常比预期的要短[46-47]。此外,双AAV载体策略(将大基因分装至2个AAV载体,而后在宿主细胞内再结合成大基因)已应用于Abca4基因。多项动物实验研究表明,小鼠视网膜下注射双AAV载体是安全有效的[48-51]。
3.2 慢病毒载体
与AAV相比,慢病毒的有效荷载可达9.0 kb,并且可以稳定持久表达,但它可与宿主基因随机整合,存在潜在的致瘤风险[43]。Kong等[52]一项动物实验研究证实,利用慢病毒载体可高效转导Abca4-/-小鼠的视杆、视锥细胞,并显著减少A2E的累积。此外,以马感染性贫血病毒为基础的StarGen慢病毒载体在兔和猕猴的视网膜下注射中显示出良好的耐受性和定位[53-54]。
基于上述研究,StarGen基因补充疗法(SAR422459)的Ⅰ/Ⅱa期临床试验(NCT01367444)于2011年6月展开,对27例STGD1患者进行视网膜下注射该药物;至2015年,共14例晚期患者接受试验,结果表明,StarGen安全且耐受性良好,但没有明确临床疗效证据[55]。后期将招募病变更轻的患者,他们可能有更大的获益潜力[55],该临床试验已于2019年7月完成,目前尚未公布试验结果。另一项Ⅰ/Ⅱ期临床试验(NCT01736592)将对上述27例患者进行长达15年的随访,以评估StarGen基因补充疗法的长期安全性、耐受性和生物活性,预计于2034年6月完成。
3.3 腺病毒载体
腺病毒有效荷载可达30~40 kb,具有游离基因和高转导率的特性,使其在眼部的基因治疗中具有吸引力,但由于免疫原性较高,目前尚未被广泛用于眼部的基因治疗[43]。
3.4 非病毒载体
纳米技术是替代病毒载体基因治疗的一种选择。聚乙二醇取代聚赖氨酸的压实DNA纳米颗粒(CK30PEG)有效荷载可达20 kb,且毒性低、耐受性好。Han等[56]通过视网膜下注射CK30PEG将Abca4基因转入Abca4-/-小鼠中,结果表明,Abca4基因的表达可持续8个月,并且小鼠的脂褐素颗粒减少、暗适应得到改善。目前,CK30PEG的转导效率仍不及病毒载体[57],需进一步的研究以提高转导效率。
常间回文重复序列丛集/常间回文重复序列丛集关联蛋白(CRISPR-Cas)系统可通过对内源性基因组进行精确编辑以纠正突变的等位基因,已被用于眼科的多种疾病模型,并显示出治疗的应用潜力[58-59];但其脱靶效应是科学家和临床工作者一直关注的问题。目前,已开发了高保真度的CRISPR系统,以及调节酶切活性的抗CRISPR系统以减少脱靶效应[60-61]。随着技术的迅速发展,多个基于CRISPR-Cas9的临床试验正在进行或即将开始,可能会指导未来体细胞编辑在体外或患者体内的应用[62]。此外,反义寡核苷酸被证明可修复由STGD1相关的深内含子突变造成的Abca4基因的剪接缺陷,但效果的持续时间有限,需要多次玻璃体腔注射[21]。
4 STGD1干细胞治疗
STGD1发病机制的核心是RPE细胞的变性。因此,通过干细胞再生RPE细胞是一种很有前景的治疗策略。目前,干细胞的来源主要包括人胚胎干细胞(hESC)、诱导多能干细胞和成体干细胞。近年来,hESC来源的RPE(hESC-RPE)细胞移植取得了一些进展。Lu等[63]报道,小鼠STGD模型视网膜下注射hESC-RPE细胞后,其视功能得到改善且未出现畸胎瘤等不良反应。基于动物实验的成功,来自英国的Ⅰ/Ⅱ期临床试验(NCT01469832)在12例STGD患者中进行了MA09-hRPE(hESC-RPE)细胞的视网膜下注射,试验结果表明患眼视网膜下色素沉着区与存活的移植细胞相对应,随访12个月后有4例患者的视力有临界性改善,但所有患者的微视野和视觉功能问卷均无显著改善;未发现不受控制的增生或炎症反应;在接受最高剂量(200 000个细胞)移植的1例患者中观察到视网膜局部变薄和色素沉着区敏感性降低,提示了潜在的危害[64]。鉴于STGD晚期病情进展缓慢,因此任何延缓疾病进展的措施可能需要更长的时间才会显现。
来自美国的Ⅰ/Ⅱ期临床试验(NCT01345006/NCT01344993)分别在9例STGD患者和9例AMD患者中进行了hESC-RPE细胞的视网膜下注射,有13例患者出现了与成功移植细胞相对应的视网膜下色素沉着区,随访12个月后10只眼的视力得到了提升,7只眼的视力维持不变或改善,1只眼视力下降了10个字母以上;而未接受治疗的对侧眼无类似改变。此外,STGD患者的生活质量评分提高了8~20分[65]。一项对上述患者随访4年后的临床试验(NCT02445612)发现,共4只眼并发白内障,1只眼发生手术后眼内炎,不良事件的发生与手术和全身免疫抑制相关;未发现移植组织存在不良增生、排斥反应或严重的眼或全身的安全问题[66]。此外,来自巴西的Ⅰ/Ⅱ期临床试验(NCT01518127)在20例STGD和AMD患者中进行了玻璃体腔注射自体骨髓干细胞移植,已于2015年12月完成,但目前尚未公布结果。尽管这些Ⅰ/Ⅱ期临床试验提供了令人鼓舞的安全结果,但是由于研究人数较少、随访时间较短且缺乏对照组,使得上述结论存在一定局限性。
5 小结和展望
尽管目前STGD1尚无有效的治疗手段,但近年研究极大地推进了其在药物、基因和干细胞治疗的发展。在STGD1的不同阶段,ALK-001、fenretinide和A1120等视觉周期调节药物可减少视网膜A2E等脂褐素的过度积聚,是最有希望的候选药物[13]。以慢病毒为载体的StarGen基因补充疗法显示了令人鼓舞的临床前和初步的临床结果,正在进行的Ⅰ/Ⅱ期临床试验将进一步研究其长期的安全性和有效性。此外,hESC-RPE的干细胞移植也展现了潜在的治疗作用,未来将进行随机、多中心的临床研究以进一步评估视网膜下hESC-RPE细胞移植的安全性和疗效。随着各项研究的深入和临床试验的成功展开,STGD1的各种治疗手段在临床的应用指日可待,未来将有望挽救广大患者的视力。
Stargardt病(STGD)是最常见的遗传性黄斑营养不良,以黄斑萎缩、伴或不伴视网膜黄色斑点沉着为典型眼底改变[1-3]。目前公认的STGD有3种类型,1型(STGD1)最为常见(患病人群占比超过95%)[4-5],是由Abca4基因突变引起的常染色体隐性遗传病;3型和4型较少见,为其他基因引起的常染色体显性遗传病。STGD1患者多在儿童期或青少年期发病,视力多在0.05~0.1[6]。患者发病年龄越早,视力预后越差[7]。临床治疗手段主要包括减少紫外线暴露和佩戴低视力辅助器,以改善患者生活质量,并期望延缓视力下降进展。然而尚无预防或逆转视力下降的有效治疗手段。目前具有临床应用前景的研究包括药物、Abca4基因治疗和干细胞移植。现就STGD1的治疗研究现状和进展作一综述,以期为临床应用和研究提供思路。
1 STGD1分子遗传学
Abca4基因定位于人类染色体1p22.1,由50个外显子组成,开放阅读区长6819碱基对[8]。其编码的Rim蛋白位于视杆细胞和视锥细胞外节盘缘[9-10],可作为翻转酶参与11-顺-视黄醛在视觉循环中的转运。当Abca4基因突变造成Rim蛋白缺陷,引起N-亚视黄基磷脂酰乙醇胺在光感受器外节的积聚,使膜盘被视网膜色素上皮(RPE)细胞吞噬后降解生成N-亚视黄基-N-视黄基-乙醇胺(A2E),并在RPE细胞内积聚导致RPE细胞的功能障碍和死亡,进而继发光感受器的功能障碍及死亡[11]。
2 STGD1药物治疗
RPE细胞内A2E等脂褐素的过度积聚在STGD1的病理机制中发挥重要作用[12]。因此,通过减少脂褐素积聚延缓疾病进展的药物具有潜在的临床应用价值。目前有希望的候选药物包括C20氘化维生素A(ALK-001)、芬维A胺(fenretinide)和ICR-14967(A1120)等视觉周期调节药物[13]。
2.1 ALK-001
ALK-001在该化合物中氢被氘取代,使碳氢键的断裂更加困难,从而减少维生素A二聚形成A2E。Ma等[14]报道,该药可减少Abca4-/-小鼠视网膜中80%的A2E积聚,并改善视网膜的功能。Ⅰ期临床试验(NCT02230228)评估了ALK-001在健康人群中的安全性,但相关研究结果尚未公布
2.2 Fenretinide
Fenretinide是一种类视黄醇的合成衍生物。其作为视黄醇结合蛋白4(RBP4)的拮抗剂,与维生素A竞争结合RBP4,阻止维生素A进入RPE细胞,从而抑制A2E等脂褐素的积聚[15]。Radu等[16]报道,该药可减少Abca4-/-小鼠视觉循环中的类视黄醇,并抑制RPE细胞中A2E等脂褐素的累积。目前,该药未在STGD1患者中开展临床试验。Mata等[15]在246例老年性黄斑变性(AMD)患者中开展了Ⅱ期临床试验(NCT00429936);结果表明,该药可延缓患眼地图样萎缩灶的进展,并降低脉络膜新生血管的发生率。多项临床研究表明,该药有视网膜电图暗适应潜伏期延迟的副作用[17-19]。此外,由于其对胎儿的致畸作用,备孕和已孕的女性患者禁用此药。
2.3 A1120
A1120是一种非类视黄醇RBP4拮抗剂,其作用机制与fenretinide相似。Dobri等[20]报道该药可显著降低Abca4-/-小鼠血清RBP4水平,并减少脂褐素的积聚;值得注意的是,该药不引起视网膜电图暗适应改变。目前iCura Vision、哥伦比亚大学和美国国立卫生研究院正在合作开展相应的临床试验[21]。
2.4 替拉瑞班特(LBS-008)
LBS-008也是一种非类视黄醇RBP4拮抗剂,其作用机制与fenretinide相似。目前,已被美国食品药品监督管理局(FDA)批准作为治疗STGD1的罕见药[22]。Ⅰ期临床试验(NCT03735810)已评估了该药在健康成人中的安全性和耐受性,但相关研究结果尚未公布;近期将开展其Ⅱ期临床试验。
2.5 艾米司他(emixustat)
Emixustat作为一种视觉周期异构酶RPE65的抑制剂,通过减少全反-视黄酯转化为11-顺-视黄醇,从而阻止A2E的积聚。Ⅰ期临床试验结果表明,该药在健康人群中耐受性良好[23],已被FDA批准作为治疗STGD1的罕见药。Ⅱa期临床试验(NCT03033108)评估了emixustat对23例STGD1患者黄斑萎缩灶的疗效,但尚未公布治疗结果。针对AMD患者研究表明,emixustat无法延缓地图样萎缩灶进展[24]。Ⅲ期临床试验(NCT03772665)已于2018年展开,计划招募162例STGD1患者以评估其安全性和有效性,预计于2022年4月完成。Emixustat的副作用为暗适应的潜伏期延迟和色盲,长期服用该药后副作用的可逆性尚不明确[25]。
2.6 异维甲酸
异维甲酸是一种11-顺-视黄醇脱氢酶抑制剂,可减缓11-顺-视黄醛的合成和视紫红质的再生,从而抑制A2E的形成。研究表明,该药可减少Abca4-/-小鼠和野生型小鼠中脂褐素的积聚,且不影响视网膜功能;但动物实验药物剂量过高,不推荐在患者中使用[22, 26]。此外,尽管该药能延缓视力下降,但具有肝毒性[27]。目前,未在STGD1患者中开展临床试验。
2.7 培阿普特(avacincaptad pegol)
Avacincaptad pegol是一种补体C5的抑制剂。通过抑制膜攻击复合物的形成,减少细胞膜破坏引起的细胞死亡。研究表明,A2E等脂褐素可激活RPE细胞的补体系统,造成RPE细胞的功能障碍和光感受器的变性[28-30]。目前关于该药的Ⅱb期临床试验(NCT03364153)正在进行,计划招募120例STGD1患者以评估其通过玻璃体腔注射的疗效,预计于2023年5月完成。Hussain等[21]报道,在萎缩型AMD患者玻璃体腔注射avacincaptad pegol,患者具有良好的耐受性。
VM200可与全反-视黄醛的醛基反应形成不活跃的席夫碱,从而阻止A2E的形成。该药可在Abca4-/- Rdh8-/-小鼠的视网膜结构中保留[31]。目前VM200研究处于临床前试验阶段。肠胃H+/K+ATPase抑制剂( soraprazan )于2013年被欧洲药品管理局批准作为德国治疗STGD1的罕见药,但目前尚未开始临床试验[22]。此外,藏红花作为抗氧剂可减轻视网膜的氧化损伤和炎症,从而保护视网膜细胞[32],Ⅰ/Ⅱ期临床试验(NCT01278277)已于2011年展开,研究表明短期补充藏红花具有良好的耐受性,且对中心视网膜的电成像和视力无不利影响,为进一步的长期临床试验提供了依据。Aleman等[33]报道,补充叶黄素和玉米黄质对STGD有一定的疗效,但目前临床证据尚不充分。Omega-3脂肪酸可降低Abca4-/-小鼠的A2E和补体C3水平,并与疾病的延缓一致,有望成为一种值得期待的补充剂[34],其有效性评估的临床试验(NCT03297515)已于2020年9月完成,相关研究结果尚未公布。STGD患者通过佩戴墨镜或隐形眼镜可减少紫外线暴露、延缓视力的下降[35]。此外,多项研究表明,不建议STGD1患者补充维生素A的制剂[36-37]。
3 STGD基因治疗
基因治疗的目的是将功能性Abca4基因引入视网膜,使得膜转运蛋白得以表达,从而减少RPE细胞中A2E等毒性脂褐素的积聚[21]。近年来,病毒或非病毒载体的基因补充疗法取得了重大进展[38-41]。目前,将基因传递到视网膜细胞的主要途径包括玻璃体腔注射和视网膜下注射。Hoffman等[42]报道,与玻璃体腔注射相比,视网膜下注射在患眼汇总所引起的免疫反应更低、靶组织的穿透性更佳。
3.1 腺相关病毒(AAV)载体
AAV免疫原性低、安全性高、转导效率高且长效,是基因治疗的一种理想工具[43-44]。然而,有效荷载仅4.7 kb限制了其在临床上的应用[36]。Allocca等[45]报道,重组AAV(rAAV)2/5的基因组整合效率可达8.9 kb,在Abca4-/-小鼠视网膜下注射编码ABCA4蛋白的rAAV2/5后,蛋白定位于视杆细胞外节,且视网膜的形态和功能得到显著而稳定的改善[45]。但这种特大型AAV载体所包含的基因组大小存在高度异质性,通常比预期的要短[46-47]。此外,双AAV载体策略(将大基因分装至2个AAV载体,而后在宿主细胞内再结合成大基因)已应用于Abca4基因。多项动物实验研究表明,小鼠视网膜下注射双AAV载体是安全有效的[48-51]。
3.2 慢病毒载体
与AAV相比,慢病毒的有效荷载可达9.0 kb,并且可以稳定持久表达,但它可与宿主基因随机整合,存在潜在的致瘤风险[43]。Kong等[52]一项动物实验研究证实,利用慢病毒载体可高效转导Abca4-/-小鼠的视杆、视锥细胞,并显著减少A2E的累积。此外,以马感染性贫血病毒为基础的StarGen慢病毒载体在兔和猕猴的视网膜下注射中显示出良好的耐受性和定位[53-54]。
基于上述研究,StarGen基因补充疗法(SAR422459)的Ⅰ/Ⅱa期临床试验(NCT01367444)于2011年6月展开,对27例STGD1患者进行视网膜下注射该药物;至2015年,共14例晚期患者接受试验,结果表明,StarGen安全且耐受性良好,但没有明确临床疗效证据[55]。后期将招募病变更轻的患者,他们可能有更大的获益潜力[55],该临床试验已于2019年7月完成,目前尚未公布试验结果。另一项Ⅰ/Ⅱ期临床试验(NCT01736592)将对上述27例患者进行长达15年的随访,以评估StarGen基因补充疗法的长期安全性、耐受性和生物活性,预计于2034年6月完成。
3.3 腺病毒载体
腺病毒有效荷载可达30~40 kb,具有游离基因和高转导率的特性,使其在眼部的基因治疗中具有吸引力,但由于免疫原性较高,目前尚未被广泛用于眼部的基因治疗[43]。
3.4 非病毒载体
纳米技术是替代病毒载体基因治疗的一种选择。聚乙二醇取代聚赖氨酸的压实DNA纳米颗粒(CK30PEG)有效荷载可达20 kb,且毒性低、耐受性好。Han等[56]通过视网膜下注射CK30PEG将Abca4基因转入Abca4-/-小鼠中,结果表明,Abca4基因的表达可持续8个月,并且小鼠的脂褐素颗粒减少、暗适应得到改善。目前,CK30PEG的转导效率仍不及病毒载体[57],需进一步的研究以提高转导效率。
常间回文重复序列丛集/常间回文重复序列丛集关联蛋白(CRISPR-Cas)系统可通过对内源性基因组进行精确编辑以纠正突变的等位基因,已被用于眼科的多种疾病模型,并显示出治疗的应用潜力[58-59];但其脱靶效应是科学家和临床工作者一直关注的问题。目前,已开发了高保真度的CRISPR系统,以及调节酶切活性的抗CRISPR系统以减少脱靶效应[60-61]。随着技术的迅速发展,多个基于CRISPR-Cas9的临床试验正在进行或即将开始,可能会指导未来体细胞编辑在体外或患者体内的应用[62]。此外,反义寡核苷酸被证明可修复由STGD1相关的深内含子突变造成的Abca4基因的剪接缺陷,但效果的持续时间有限,需要多次玻璃体腔注射[21]。
4 STGD1干细胞治疗
STGD1发病机制的核心是RPE细胞的变性。因此,通过干细胞再生RPE细胞是一种很有前景的治疗策略。目前,干细胞的来源主要包括人胚胎干细胞(hESC)、诱导多能干细胞和成体干细胞。近年来,hESC来源的RPE(hESC-RPE)细胞移植取得了一些进展。Lu等[63]报道,小鼠STGD模型视网膜下注射hESC-RPE细胞后,其视功能得到改善且未出现畸胎瘤等不良反应。基于动物实验的成功,来自英国的Ⅰ/Ⅱ期临床试验(NCT01469832)在12例STGD患者中进行了MA09-hRPE(hESC-RPE)细胞的视网膜下注射,试验结果表明患眼视网膜下色素沉着区与存活的移植细胞相对应,随访12个月后有4例患者的视力有临界性改善,但所有患者的微视野和视觉功能问卷均无显著改善;未发现不受控制的增生或炎症反应;在接受最高剂量(200 000个细胞)移植的1例患者中观察到视网膜局部变薄和色素沉着区敏感性降低,提示了潜在的危害[64]。鉴于STGD晚期病情进展缓慢,因此任何延缓疾病进展的措施可能需要更长的时间才会显现。
来自美国的Ⅰ/Ⅱ期临床试验(NCT01345006/NCT01344993)分别在9例STGD患者和9例AMD患者中进行了hESC-RPE细胞的视网膜下注射,有13例患者出现了与成功移植细胞相对应的视网膜下色素沉着区,随访12个月后10只眼的视力得到了提升,7只眼的视力维持不变或改善,1只眼视力下降了10个字母以上;而未接受治疗的对侧眼无类似改变。此外,STGD患者的生活质量评分提高了8~20分[65]。一项对上述患者随访4年后的临床试验(NCT02445612)发现,共4只眼并发白内障,1只眼发生手术后眼内炎,不良事件的发生与手术和全身免疫抑制相关;未发现移植组织存在不良增生、排斥反应或严重的眼或全身的安全问题[66]。此外,来自巴西的Ⅰ/Ⅱ期临床试验(NCT01518127)在20例STGD和AMD患者中进行了玻璃体腔注射自体骨髓干细胞移植,已于2015年12月完成,但目前尚未公布结果。尽管这些Ⅰ/Ⅱ期临床试验提供了令人鼓舞的安全结果,但是由于研究人数较少、随访时间较短且缺乏对照组,使得上述结论存在一定局限性。
5 小结和展望
尽管目前STGD1尚无有效的治疗手段,但近年研究极大地推进了其在药物、基因和干细胞治疗的发展。在STGD1的不同阶段,ALK-001、fenretinide和A1120等视觉周期调节药物可减少视网膜A2E等脂褐素的过度积聚,是最有希望的候选药物[13]。以慢病毒为载体的StarGen基因补充疗法显示了令人鼓舞的临床前和初步的临床结果,正在进行的Ⅰ/Ⅱ期临床试验将进一步研究其长期的安全性和有效性。此外,hESC-RPE的干细胞移植也展现了潜在的治疗作用,未来将进行随机、多中心的临床研究以进一步评估视网膜下hESC-RPE细胞移植的安全性和疗效。随着各项研究的深入和临床试验的成功展开,STGD1的各种治疗手段在临床的应用指日可待,未来将有望挽救广大患者的视力。