知识图谱视角下的细胞基因治疗关键技术与产业发展

细胞基因治疗(Cell and Gene Therapy,CGT)指将遗传物质或者细胞转移至患者体内,用于疾病治疗的过程,作为一种先进的生物治疗手段,其所涉及的技术众多、产品分类广泛、临床应用前景广阔,是当前备受关注的领域。系统梳理CGT产业上游所涉及的关键技术与所用设备耗材,产业中游的药物制备,产业下游的市场终端与应用场景,产业配套服务的合同研究组织(Contract Research Organization,CRO)、合同研发生产组织(Contract Development and Manufacturing Organization,CDMO)与检验检测,根据重要技术之间的关联性和逻辑关系,绘制出CGT产业知识图谱。基于知识图谱,分析靶点开发、基因递送策略、新型基因编辑工具、嵌合抗原受体(Chimeric Antigen Receptor,CAR)分子结构设计等关键技术,进一步分析了嵌合抗原受体T细胞免疫(Chimeric Antigen Receptor T-Cell immunotherapy,CAR-T)疗法、诱导多功能干细胞(Induced Pluripotent Stem Cell,iPSC)疗法和核酸类药物的开发进展,并分析CRO和CDMO对于提升CGT产业的发展效率。可以预见,CGT产业将会涌现和开发更多的技术,药物上市进程将会更快。

成骨不全症干细胞和基因治疗研究进展

成骨不全症(osteogenesis imperfecta,OI)是以骨脆性增加和反复骨折为特征的单基因遗传性骨病。现有药物治疗仅为对症治疗,疗效有限,难以有效改善患者的骨骼质量。干细胞治疗和基因治疗作为靶向OI致病机制的新型治疗策略,具有从病因上显著改善疾病预后的潜力。本文综述干细胞治疗和基因治疗OI的基础和临床研究进展,旨在探讨这些治疗策略的应用潜力以及临床转化中的挑战。

美欧日细胞和基因治疗产品IIT和IST管理制度的关联性研究及对我国的启示

细胞和基因治疗(CGT)作为全球生物医药产业未来发展的重点方向,在许多传统治疗无效的严重或难治性疾病领域展现出巨大的应用潜力。在我国,基于CGT产品的特殊性,大多数企业在研发初期会首先开展研究者发起的临床研究(IIT)以初步评估产品的安全性和有效性。但目前我国IIT完成后尚不能直接转化应用,只能转回制药企业发起的药物临床试验(IST),而后通过药品注册上市后使用。本文通过系统梳理美欧日国家和地区CGT及IIT的监管现状,分析其IIT与IST衔接的案例,同时结合我国医药产业发展情况和IIT管理现状,分析我国目前IIT与IST衔接面临的挑战,进而提出相关建议,以期更好地配置CGT产品的临床研究资源,促进CGT产业发展。

细胞和基因治疗产品现状与我国监管政策研究

细胞和基因治疗产品在许多无法治愈的疾病领域(例如恶性肿瘤、遗传病等)取得了重大进展。近年来,随着我国各项政策的审慎出台,细胞和基因治疗产品的监管框架逐步清晰,企业管理日趋严格,并走出了一条科学、规范、健康的发展之路。本文简要介绍了细胞和基因治疗产品的国内外临床应用及产业现状、我国监管政策发展和技术评价研究成果,探讨了我国发展细胞和基因治疗产品面临的挑战,并提出针对性建议,以期为我国细胞和基因治疗产品发展提供参考。

地中海贫血基因治疗进展和现状

地中海贫血(地贫)是由于α-或β-珠蛋白基因突变或者缺失使α-或β-珠蛋白链生成缺陷,最终导致的遗传性溶血性疾病。同种异体造血干细胞移植是一种能够治愈输血依赖型地贫(TDT)的选择,但由于匹配的供体来源的限制,以及不匹配供体移植的风险,只有不到10%的患者能受益于这种治疗。自体造血干细胞的基因治疗为TDT患者提供了一个新的、可治愈的选择。β-地贫的基因治疗主要有两种策略:一是通过慢病毒载体介导补充β-珠蛋白的基因替代;二是通过基因编辑技术重新激活胎儿期γ-珠蛋白的表达。α-地贫基因治疗的研究还未有报道。本文综述了β-地贫基因治疗国际和国内的进展和现状,还讨论了目前地贫基因治疗的问题和后续研发的可能方向。

地中海贫血基因治疗研究进展

地中海贫血是一组单基因遗传性慢性溶血性疾病,主要分为α型和β型两种,是由于基因缺陷的原因所致的α或β珠蛋白水平低和或功能失调导致的,是世界上最普遍的血红蛋白病之一。造血干细胞移植是治愈输血依赖型地贫(TDT)的可选方案,但由于匹配的供体来源的限制,以及不匹配供体移植的风险,只有不到10%的患者能受益于这种治疗。而自体造血干细胞的基因治疗有望治愈TDT。β-珠蛋白的基因替代可通过慢病毒载体介导传递以弥补其缺陷的部分,或经基因编辑再次启动胎儿期γ-珠蛋白的表达,是β-地中海贫血基因治疗的主要方案。α-地中海贫血基因治疗的研究还未有报道。本文综述了β-地中海贫血基因治疗国际和国内的进展和现状。

儿童慢性肉芽肿病移植及基因治疗研究进展

慢性肉芽肿疾病是一种罕见的原发性免疫缺陷病,当常规护理和治疗失败时,造血干细胞移植可以是一种治愈方式,年龄越轻,效果越佳。然而,随着病毒载体、核酸内切酶及新的基因编辑技术的出现,基因治疗成为另一种有前途的方法,显示了巨大前景。该文重点综述了近年来移植及基因治疗的相关进展。

基于文献计量学2000-2021年外周T细胞淋巴瘤基因治疗的可视化分析

目的 旨在对基因治疗外周T细胞淋巴瘤的相关文献进行分析,寻找该领域的研究热点和趋势,为后续研究提供帮助。方法 本研究对Web of Science(WOS)核心数据集里检索2000年1月1日-2021年12月31日基因治疗外周T细胞淋巴瘤的相关文献并下载,使用Microsoft Excel对下载文献进行统计分析,用VOSviewer、CiteSpace对下载文献进行计量学分析并构建可视化图谱。结果 筛选选用614篇文献。年发文量分析得到2019年年发文量最高为46篇,从2010年开始年发文量明显上升。作者共现分析得到美国的Rooney CM教授发文最多为18篇。国家共现分析得到发文量前三的国家分别为美国295篇、日本84篇、中国69篇,中国和其它国家间合作仅10次。机构共现分析得到发文量前三分别是贝勒医学院32篇、美国国家癌症研究所31篇、德克萨斯儿童医院28篇。关键词共现分析得到现在的研究主要集中临床治疗方法、改善患者生存预后等方面。结论 中国、日本等亚洲国家和作者应该加强与美国等西方国家间的合作。不同研究机构间应注重学科交叉,注重创新,早日取得重大突破。使用造血干细胞移植、药物靶向治疗对外周T细胞淋巴瘤患者进行治疗是目前的研究重点,改善患者的生存预后情况并减少并发症仍是未来的研究方向,争取早日取得巨大突破。

细胞与基因治疗行业发展的国内外差异—基于投融资并购及临床项目视角

目的:旨在探讨国内外细胞与基因治疗行业发展的特征、状态、模式及发展趋势方面的差异,探讨国内细胞与基因治疗行业发展过程中存在的不足以及未来需要着力解决的问题和相关对策。方法:按照融资(含并购、合作)-投资-临床项目的转化逻辑,选取2018—2022年各年度行业投融资并购纵向数据及目前临床项目的进展时点数据作为样本数据,进行细胞与基因治疗行业趋势分析和结构分析。结果和结论:国内外细胞与基因治疗行业发展在规模、增长方式及其结构、行业成熟度、市场逻辑、技术应用领域、治疗方式及其技术特点、临床适应证等方面差异显著。以美国为代表的国外细胞与基因治疗的商业成熟度已经达到较高水平,行业正处于快速成长期;其投融资并购集中体现为以先进基因治疗创新技术为驱动的商业逻辑,大量的罕见病基因治疗管线研发构成了细胞与基因治疗行业的金字塔底座;在临床项目中,以AAV为主的病毒载体体内基因治疗占据较高的比重。与之相较,国内细胞与基因治疗的商业成熟度较低,整体上处于成长的早期阶段,总体规模尚小,但发展速度很快;投融资并购集中体现为宽基市场应用和追求热点的市场导向逻辑,浮躁性、盲目性和跟随性比较突出;重产能、轻研发,上下游投融资配置不佳;在临床项目中,适应证分布不合理,针对恶性肿瘤的体外细胞基因治疗占绝对份额,且原创技术较低。但是,在层出不穷、大量的未被满足的临床需求面前,我国细胞与基因治疗后续将有巨大的发展空间,只要政策合理、引导得力,以先进基因治疗技术创新为特征的中国式细胞与基因治疗行业有可能再次加速中国制造业的崛起。

细胞和基因治疗首次人体临床研究伦理审查要点探讨

细胞和基因治疗作为先进疗法,其首次人体(FIH)临床研究具有一定的伦理风险。本文采用文献研究法,梳理人体医学研究伦理审查要点,基于细胞和基因治疗的临床伦理关注点,提出先进疗法在临床研究中的伦理挑战。建议我国加强研究机构伦理审查委员会的建设,探讨构建先进疗法FIH研究获益-风险评估的细则指南,强调伦理审查中知情同意的充分性和有效性。

基因治疗与细胞治疗产品所用原辅料质量标准

随着生物技术爆发式发展,治疗疾病的药物不再局限于传统的化学药物、中药、天然药物以及蛋白多肽药物。细胞治疗和基因治疗使得细胞、核酸以及病毒有了产品化的需求,成为新兴的“药物”。这类新兴治疗产品(advanced therapy medical products,ATMP)与传统生物技术药物不同,它们往往诞生于前沿的科学研究,工业化生产线还不成熟,同时缺少精准的定义和分类方式。这类产品的复杂性为现有药品生产质量管理规范以及药品管理法规带来新的挑战。也为药品生产企业进行新药临床试验申请(investigational new drug application,IND)提出了更多要求。

腺病毒载体携带人TRAIL基因治疗H446小细胞肺癌的体外实验研究

目的评价携带人TRAIL基因的腺病毒载体对人小细胞肺癌细胞株H446的基因治疗功效。方法构建的携带人TRAIL基因的腺病毒Ad-hTRAIL,感染人小细胞肺癌细胞株H446以及人正常肝细胞株WRL-68,人正常成纤维细胞株MRC-5,通过四甲基偶氮唑蓝(MTT)比色法检测其杀伤肿瘤细胞的效能,流式细胞术(FCM)检测Ad-hTRAIL对细胞早期凋亡的影响,并进行RT-PCR、酶联免疫吸附试验(ELISA)检测TRAIL mRNA和TRAIL蛋白的表达量。结果携带人TRAIL基因的增殖缺陷型腺病毒Ad-hTRAIL对H446细胞的感染效率较高;感染72h后H446、WRL-68、MRC-5细胞培养上清中TRAIL的表达量分别为32.02、17.08、16.89μg.L-1,在MOI=1.0时,Ad-hTRAIL即可引起H446细胞明显凋亡;而在MOI=100时对正常细胞WRL-68、MRC-5也没有明显杀伤作用。结论Ad-hTRAIL能够强烈诱导小细胞肺癌细胞H446凋亡而对正常肝细胞及成纤维细胞无明显抑制作用,Ad-hTRAIL在小细胞肺癌的基因治疗方面有潜在的应用前景。

脂肪组织的干细胞作为神经系统基因治疗载体的研究

目的 观察大鼠脂肪组织源性基质细胞表达外源基因的能力和脑内移植后的分布 ,以获取基因治疗自体移植的载体细胞。方法 腺病毒载体 Ad5 βgal介导法将 L ac Z转入培养的大鼠脂肪组织源性基质细胞。Hoechst332 5 8标记细胞 ,立体定向移植到大鼠的纹状体 ,脑组织切片 ,在荧光显微镜下检查存活的细胞。结果 脂肪组织源性基质细胞能够在体内和体外稳定表达 L ac Z基因 ,细胞移植到脑内可以移行 ,移植细胞没有过渡增生和肿瘤形成 ,对宿主脑组织无破坏。结论 脂肪组织源性基质细胞可以稳定表达外源基因 ,与脑组织有很好的相容性 。

成肌细胞在基因治疗和组织工程中的应用综述

目的探讨骨骼肌成肌细胞的生物学特性及其在基因治疗、组织工程方面的应用前景。方法回顾成肌细胞的有关研究成果，广泛查阅近期有关成肌细胞在细胞移植及其与材料复合方面的文献，综述有关内容。结果目前成肌细胞体外培养已是一个成熟的方法，其体内与体外的生物学特性已研究得较清楚。由于它能融合到宿主的肌纤维内，将目的基因介导到宿主体内，能稳定表达对应的基因产物，因此在基因治疗方面有良好的应用前景。现已在遗传性肌营养不良症及一些遗传性血液病方面有广泛研究。它与胶原等生物材料有良好的生物相容性，体外能在胶原的诱导下良好地分化，也有将其用于血管、心肌及骨骼肌组织工程方面的研究。结论成肌细胞以其特有的生物学特性将会广泛用于基因治疗及组织工程中。

RNA干扰hTERT基因治疗喉鳞状细胞癌的实验研究

目的:探讨RNA干扰hTERT(人端粒酶逆转录酶)基因对人喉鳞状细胞癌的治疗作用。方法:根据hTERTcDNA序列构建表达hTERTmRNA特异的、含荧光素基因的shRNA真核表达质粒pshRNA1、pshRNA2。将shRNA质粒分别转染人喉癌Hep-2细胞株及荷瘤裸鼠瘤体内。以激光共聚焦显微镜观察质粒在Hep-2细胞及瘤体内的表达;以MTT法观察质粒对Hep-2细胞增殖的抑制作用;以蛋白印迹法(Westernblot法)检测Hep-2细胞中hTERT蛋白的表达;以免疫组化SP法检测裸鼠瘤体内hTERT蛋白的表达。结果:pshRNA1、pshRNA2转染Hep-2细胞及pshRNA1转染瘤体后,共聚焦显微镜下见大量的癌细胞表达绿色荧光,hTERT蛋白表达明显下降。细胞受pshRNA1、pshRNA2转染后,其生长活性受到明显抑制。体内抑瘤实验表明,与空质粒载体组(pshRNA4)和生理盐水组相比,pshRNA1组移植瘤生长明显受到抑制。结论:表达shRNA的、hTERT基因特异的真核表达质粒能有效转染体内、外喉鳞癌细胞,并可有效抑制人喉鳞癌细胞的生长,为今后应用RNA干扰基因治疗喉癌提供重要的实验参考。

白细胞介素11基因治疗促进造血的实验研究

白细胞介素１１（Ｉｎｔｅｒｌｅｕｋｉｎ－１１，ＩＬ－１１）是一种具有广泛生物学功能的造血生长因子，体内体外实验均显示ＩＬ－１１具有显著的造血促进作用。为了探讨ＩＬ－１１基因治疗应用于造血功能低下疾病的可能性，构建了含人ＩＬ－１１ｃＤＮＡ的逆转录病毒载体，并转染小鼠成纤维细胞系ＮＩＨ－３Ｔ３，经筛选获得３株高表达ＩＬ－１１的转染细胞亚克隆。用高表达ＩＬ－１１的转染细胞作为载体细胞，进行了ＩＬ－１１基因治疗对小鼠造血系统影响的实验研究。结果表明ＩＬ－１１基因治疗能显著提高正常小鼠外周血血小板水平；明显缩短亚致死量放射损伤小鼠白细胞降低的时间，促进外周血白细胞、血小板和红细胞压积的恢复。提示ＩＬ－１１基因治疗对于血小板减少性疾病治疗和放射损伤后的造血恢复具有潜在的应用价值。

乙肝病毒核心抗原单链抗体细胞内免疫抗乙肝病毒基因治疗研究

目的:研究乙型肝炎病毒核心抗原(HBcAg)人源单链抗体(ScFv)细胞内免疫抗乙型肝炎病毒(HBV)基因治疗的作用。方法:用噬菌体表面展示技术筛选特异性的HBcAg人源可变区单链抗体,聚合酶链反应(PCR)法和基因重组技术体外扩增HBcAg单链抗体基因,并构建表达HBcAgScFv基因的重组逆转录病毒载体pLXSN-HBcAg,转染PA317细胞,逆转录PCR(RT-PCR)方法验证细胞培养液上清分泌的假病毒颗粒中HBcAg ScFv的表达;将假病毒颗粒感染2.2.15细胞,酶联免疫吸附法(ELISA)检测其上清HBsAg和HBeAg,定量检测HBV DNA。结果:成功筛选出HBcAg ScFv,PCR扩增出750bp的全基因,构建HBcAg ScFv基因的逆转录病毒载体,转染PA317细胞,在上清中检测出含HBcAg ScFv假病毒颗粒的存在,上清感染2.2.15细胞后第3、5、7、14天,HBsAg、HBeAg逐渐下降,到14d时HBsAg已变为阴性,DNA定量检测无明显变化。结论:HBcAg ScFV能成功地在逆转录病毒载体中表达,并有抑制HBsAg、HBeAg表达的作用。

血管内皮细胞生长因子基因治疗严重肢体缺血

观察缺血肢体肌肉内注射编码血管内皮细胞生长因子的裸露质粒的安全性、可行性及有效性。对 3例(4条肢体 )严重肢体缺血患者在肢体缺血部位随机选择 4个位点 ,注射编码血管内皮细胞生长因子 16 5的真核表达质粒pUC CAGGS/h血管内皮细胞生长因子 16 5 4mg ,每两周注射一次。肌肉内注射裸露质粒后每天观察患者的临床情况。治疗后 1～ 3个月重复血管造影以观察有无新生血管的形成。结果发现缺血性溃疡愈合或明显改善 ,静息性疼痛缓解 ,血管造影发现有新生血管形成和侧枝循环的建立。所有患者均在治疗后出现一过性下肢水肿 ,一周内自然消退 ,水肿的出现与血管内皮细胞生长因子增加血管通透性相一致。结果提示 ,肌肉内注射编码血管内皮细胞生长因子 16 5的裸露质粒DNA可诱导严重肢体缺血患者的治疗性血管生成 ,是一种安全有效的治疗肢体缺血的方法。

p16基因治疗喉鳞状细胞癌的实验研究

目的 探讨外源性p16基因对人喉鳞状细胞癌 (简称鳞癌 )的抑制作用。方法 应用携带p16基因的复制缺陷型腺病毒转染人喉鳞癌细胞株 ,用Western免疫印记法 (Westernblot法 )检测p16基因在喉鳞癌细胞中的表达情况 ,在体外、体内观察p16基因治疗喉癌细胞的生长抑制情况。结果 复制缺陷型腺病毒载体可有效地将外源性p16基因转染入人喉鳞癌细胞株中并使其表达p16蛋白 ;体外、体内抑瘤实验表明 :携带p16基因的重组腺病毒Ad p16治疗组肿瘤生长明显受抑制 ,其肿瘤体积均数为 (91 0 0± 6 3 2 )mm3,而携带LacZ基因的重组腺病毒Ad LacZ和磷酸盐缓冲液(phosphaticbufferedsaline ,PBS)组肿瘤体积均数则分别为 (13 7 0 0± 9 62 )mm3和 (144 0 0± 13 87)mm3,经统计学检验、实验组与对照组差异有显著性 (P <0 0 5 )。Ad LacZ与PBS组比较差异无显著性 (P>0 0 5 ) ,提示p16基因可抑制人喉鳞癌细胞生长 ,而腺病毒载体对肿瘤生长无影响。结论 用腺病毒载体可有效地介导肿瘤抑制基因p16的表达 ,并可抑制人喉鳞癌细胞生长 。

肝细胞生长因子基因治疗周围动脉闭塞症研究进展

目的综述利用肝细胞生长因子(hepatocytegrowthfactor,HGF)基因治疗周围动脉闭塞症(peripheralarterialdisease,PAD)的实验研究和临床试验。方法查阅近年来对大鼠、家兔、犬及糖尿病大鼠缺血肢体模型或临床患者缺血部位转染HGF质粒DNA后,评价缺血肢体血流量、血管密度、血压及缺血性溃疡等相关文献。结果缺血肢体模型转染HGF质粒DNA后,缺血肢体血流量、血管密度及血压均有显著增加。肌肉注射携带HGF质粒DNA对荷瘤小鼠的肿瘤生长和转移无促进作用。/a期临床试验表明,6例患者均未观察到与基因治疗相关的不良反应,踝部绝对血压、血压指数增高,可视模拟疼痛尺度减低,缺血性溃疡长径减小、愈合或明显改善。结论携带HGF质粒DNA可能成为治疗PAD的一种新手段。