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基因治療，是一種利用基因載體將外源的正常基因或有治療作用的基因?qū)�入靶細胞，以糾正或補償缺陷/異常基因引起的疾病，從而達到治療目的的技術(shù)。基因治療的成功實施離不開基因載體發(fā)揮的巨大作用，基因載體如同一個運載工具，可以將目的基因運送到目的細胞中。

一、基因載體分類與安全

出色的基因載體應(yīng)具有基因遞送效率高、基因釋放及表達效果好、細胞相容性好、體內(nèi)應(yīng)用免疫原性低等優(yōu)點。目前，基因載體包括兩類:病毒載體和非病毒載體。

病毒載體：目前病毒載體仍然是臨床試驗的主流載體，超過2/3的臨床試驗選用了病毒作為載體。當前在基因治療領(lǐng)域使用最廣泛的病毒載體包括逆轉(zhuǎn)錄病毒 (retro virus, RV) 和慢病毒(lentivirus, LV) 、腺病毒 (adeno virus, Adv) 以及腺相關(guān)病毒 (adenoassociated virus, AAV) 等載體。2017年，The Journal of Gene Medicine 曾統(tǒng)計，腺病毒、逆轉(zhuǎn)錄病毒是當時臨床試驗中使用最多的病毒載體，分別占到了20.5%和17.9%。慢病毒和AAV 僅占7.3%和7.6%。而近年來，研發(fā)人員逐漸意識到腺病毒的高免疫原性引起的過度免疫反應(yīng)和逆轉(zhuǎn)錄病毒整合突變效應(yīng)潛在的致癌風險，臨床試驗中更多采用了安全性更好的慢病毒和AAV。AAV更是憑借其安全性好，免疫原性低，體內(nèi)擴散能力強，能介導基因的長期穩(wěn)定表達等優(yōu)點，一躍成為非常受歡迎的病毒載體，被廣泛應(yīng)用于體內(nèi)基因治療。根據(jù)國海證券2020年底的統(tǒng)計，在臨床試驗使用的病毒載體中，AAV占比超過40%;慢病毒的占比緊隨其后，達到30.7%。

除了上述幾種常用的病毒載體外，在臨床基因治療中還有牛痘病毒載體、痘病毒載體、單純性皰疹病毒載體等。

但即便是被廣泛認為具有更好的安全性和低免疫原性的AAV載體，也被陸續(xù)發(fā)現(xiàn)具有安全風險。2018年1月29日，Human Gene Therapy雜志發(fā)表了美國賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫(yī)學院James.M.Wilson教授團隊的研究文章，該研究認為靜脈高劑量注射AAV病毒用于基因治療會有嚴重毒性^[1]。

據(jù)Audentes Therapeutics報道，2021年9月，安斯泰來的AT132在2/3期試驗中累計導致了4名患者因肝臟副作用而死亡。安斯泰來的AT132使用的基因載體正是病毒載體——AAV8。

2021年7月，美國基因療法公司Adverum Biotechnologies Inc. (NASD-AQ:ADVM，Adverum)暫停了其AAV基因治療藥物ADVM-022用于治療糖尿病性視網(wǎng)膜病變黃斑水腫(DME)的II期臨床試驗，原因是一例受試者在接受單次高劑量治療30周后，出現(xiàn)了眼壓過低、炎癥以及失明等嚴重不良反應(yīng)，引發(fā)了業(yè)界對該藥物安全性的擔憂。

病毒載體存在潛在安全性問題，且病毒載體容量有限，這些行業(yè)以及研究痛點促使了非病毒載體系統(tǒng)的發(fā)展。

非病毒載體：利用非病毒的載體材料的物化性質(zhì)來介導基因的轉(zhuǎn)移，非病毒載體具備無傳染性，沒有載體容量限制，材料來源廣泛，化學結(jié)構(gòu)可控制，且易于大量制備，在表達質(zhì)粒、反義寡核苷酸或反義表達質(zhì)粒真核細胞的靶向轉(zhuǎn)移中，有著病毒載體不可替代的作用。常見的非病毒載體有陽離子多聚物載體、脂質(zhì)體載體、樹狀聚合物載體和納米顆粒載體。

與病毒載體相比，非病毒載體具有低成本、易規(guī)模化、外源基因長度不受限制、生物安全性更高等優(yōu)點。在未來的臨床應(yīng)用中非病毒載體能提供更安全的替代方案。非病毒載體雖然有著諸多優(yōu)點，但也存在著明顯的缺點：①轉(zhuǎn)染效率不理想;②外源基因轉(zhuǎn)導到宿主細胞后表達時間短，③非特異性靶向較高等，因此非病毒載體進入臨床治療仍然需要進行技術(shù)的優(yōu)化和革新以確保非病毒系統(tǒng)的穩(wěn)定性和有效性。

二、人血清白蛋白與重組人血清白蛋白在基因治療載體中的應(yīng)用

01.作為病毒載體保護劑

逆轉(zhuǎn)錄病毒RV和慢病毒LV中脂質(zhì)包膜的存在降低了它們作為載體的穩(wěn)定性，同時提高了它們的剪切敏感性，病毒載體的不穩(wěn)定性會導致此類顆粒面臨巨大的產(chǎn)量損失(可高達 70%)，同時不能使用除菌過濾的方法也是一個巨大的挑戰(zhàn)。

白蛋白常用于病毒載體的穩(wěn)定劑。使用白蛋白對穩(wěn)定性差的蛋白、抗體、細胞以及病毒載體進行保護可以避免其在體外失活，被廣泛應(yīng)用于病毒疫苗，細胞治療等生物制品的研發(fā)與生產(chǎn)中間過程，以及藥物制劑穩(wěn)定劑的藥用輔料。

另外白蛋白對于病毒載體的功能優(yōu)化也具有獨特的作用。Luis Alfonso Rojas等^[2]利用白蛋白與重組腺病毒載體結(jié)合，使得該載體在全身給藥時免受中和抗體(NAbs)的攻擊，使得病毒載體更加高效低敏(圖1)同時也降低了腺病毒的細胞毒性。

圖1：白蛋白-腺病毒整合載體構(gòu)建^[2]

這種白蛋白-病毒的結(jié)合載體可改善病毒安全性或許會成為基因治療領(lǐng)域更有潛力的載體模型。

02. 作為裝配非病毒載體的原料

非病毒載體結(jié)合DNA分子主要依靠靜電相互作用和化學鍵。形成的載體基 因復合物能夠保護DNA分子免受核酸酶降解，并且具有的正電性使復合物體系 保持穩(wěn)定從而利于細胞內(nèi)吞作用進行;在進入靶細胞后，復合物以內(nèi)含體形式存在;隨后，該內(nèi)含體被溶酶體吞噬，為避免外源基因被溶酶體酶降解，要求能夠及時有效地從溶酶體內(nèi)逸出;復合物從內(nèi)含體釋放進入細胞質(zhì)后釋放出DNA;隨后，DNA進入細胞核并與染色質(zhì)基因組重組，使外源基因穩(wěn)定表達(圖2)。

圖2：非病毒載體外源基因?qū)��?表達過程^[3]

亢曉峰組^[4]對人血清白蛋白制備裝載DNA的納米載體進行了構(gòu)建和測試，結(jié)果表明白蛋白納米管展現(xiàn)了優(yōu)良的DNA吸附能力，同時在提升離子濃度的條件下白蛋白納米管可對DNA進行有條件的釋放，其研究結(jié)果為白蛋白納米管作為基因治療的非病毒載體的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。

03.重組血清白蛋白在基因載體中的優(yōu)勢

人血清白蛋白(human serum albu-minHSA)作為人體血液的組成部分之一，本就與人體擁有極好的相容性，同時含有多個藥物結(jié)合位點，炎癥或者腫瘤靶向性，且具有長達19天的半衰期，是非常理想的藥物載體。白蛋白載體藥物中以2005年上市的紫杉醇白蛋白結(jié)合型(Abraxane)最為知名。然而由于天然人血清白蛋白供應(yīng)不穩(wěn)定，且含有血液病毒安全隱患，因此白蛋白在基因治療的應(yīng)用潛力一直未被徹底開發(fā)，針對上述人血清白蛋白的不足之處，武漢禾元生物科技股份有限公司依托專利技術(shù)平臺——水稻胚乳細胞生物反應(yīng)器高效重組蛋白表達平臺(OryzHiExp)和重組蛋白純化技術(shù)平臺(Oryzpur)研發(fā)出了植物源重組人血清白蛋白OsrHSA，完全可以替代人血清白蛋白為基因載體提供更安全，供應(yīng)更有保障的選擇。

總結(jié)

在基因治療研究火熱的今天，植物源重組人血清白蛋白 OsrHSA 產(chǎn)量穩(wěn)定成分明確，同時由于植物源重組人血清白蛋白 OsrHSA 具有優(yōu)秀的相容性，其可以提升病毒載體的穩(wěn)定性，降低其免疫原性。因此，植物源重組人血清白蛋白 OsrHSA 可成為基因治療研究的新選擇。

參考文獻

[1]Christian Hinderer , Nathan Katz, et al. Severe toxicity in nonhuman primates and piglets following high‐dose intravenous administration of an AAV vector expressing human SMN[J]. Hum Gene Ther, 2018;29(3):285-298

[2]Rojas LA, Condezo GN, Moreno R, et al. Albumin-binding adenoviruses circumvent pre-existing neutralizing antibodies upon systemic delivery. J Control Release. 2016;237:78-88.

[3]Yin H, Kanasty RL, Eltoukhy AA, et al. Non-viral vectors for gene-based therapy[J]. Nature Reviews Genetics, 2014,15(8):541-555

[4]焦培培. 人血清白蛋白納米管的制備及其對核酸吸附與釋放性能的研究[D]. 西北大學, 2015.