10月6日，Voyager Therapeutics宣布與輝瑞達成協議，輝瑞將利用Voyager的AAV衣殼平臺開發針對神經系統和心血管疾病的基因療法，Voyager將因此獲得3000萬美元預付款和高達5.8億美元的開發、監管和商業里程金。隨著基因治療研究熱度迅速提升，AAV載體技術在基因治療領域的應用也愈發成熟，涌現出了一批諸如Voyager Therapeutics的新企業，而各大跨國制藥巨頭也紛紛開始布局這一領域。

截止到今年，全球獲批上市及進入臨床試驗的rAAV基因治療產品已有上百種，在Clinical Trials官網上進行搜索，全球共有270個AAV相關的臨床試驗。2021年6月28日，中國首個臨床階段的眼科rAAV體內基因治療藥物NR082（用于ND4線粒體基因突變引起的Leber遺傳性視神經病變）的第一階段臨床試驗在中國完成首例患者入組及給藥，表明AAV體內基因治療產品的研發進入了快車道。

為什么AAV載體技術擁有這樣的潛力呢？那還要從AAV病毒本身說起。

AAV的基因組及特性
AAV（adeno-associated virus），即腺相關病毒，其基因組為4.7kb左右的單鏈DNA片段，包含于直徑20nm的正二十面體非包膜病毒衣殼中。AAV的基因組分為三個功能模塊：兩個開放閱讀框（Cap基因、Rep基因）、末端反向重復序列（ITR）、Rep基因編碼病毒復制所需的四種蛋白質。它們以其分子量命名：Rep78、Rep68、Rep52和Rep40。

Cap基因通過不同起始密碼子的可變剪接和翻譯，編碼三個衣殼蛋白，分別是VP1、VP2和VP3。衣殼蛋白序列的不同使得AAV產生了不同的血清型，不同血清型的AAV可以與不同細胞的表面受體結合，從而產生不同的組織靶向性，從而為AAV作為載體靶向不同組織提供了可能。
 

圖1. AAV病毒結構示意圖^[8]。

通過對AAV進行工程化改造，科學家已經制造出了適合用于細胞轉染的重組AAV載體（rAAV，即recombinant AAV）。rAAV由與野生型AAV中相同的衣殼序列和結構組成，但是不同之處在于，rAAV包裝的基因組刪除了全部AAV蛋白編碼序列，并且添加治療性基因表達盒。唯一的病毒來源序列是ITR，它們是在載體生產過程中指導基因組復制和包裝所必需的。病毒編碼序列的完全去除使rAAV的包裝能力最大化，并且有助于它們在體內遞送時的低免疫原性和細胞毒性。
 

圖2. 野生AAV和rAAV的基因組結構^[10]。
 

相比于其他工具病毒，AAV具有多方面的優勢，使其成為了目前最廣泛應用的體內基因治療病毒載體：
1. 安全性好：迄今從未發現野生型AAV對人體致病（80%的人感染過AAV）,而重組AAV去除了野生型AAV基因組的96%，進一步保證了安全性；
2. 表達穩定： 在基本不分裂的細胞，AAV可長期穩定地表達外源基因；
3. 靶向性強：有較強的靶向性，可對特定的器官組織進行特異性轉染；
4. 宿主范圍廣：不僅可轉導分裂細胞，而且可轉導靜止期細胞；
5. 物理性質穩定：rAAV即使在六十攝氏度下也不能被滅活，而且能抗氯仿。

AAV在心血管疾病中的應用
目前rAAV體內基因治療的臨床應用主要集中在罕見病、眼科疾病、代謝疾病、心血管疾病和神經系統疾病等領域，今天主要介紹其在心血管疾病中的應用。

全球正在開展的rAAV在心血管疾病中的臨床試驗主要集中在以下幾個適應癥，相關公司的產品布局如下表。
 

表1. 心血管疾病AAV基因治療臨床進展。

1//心力衰竭
全球現在共有六個針對心力衰竭的rAAV基因治療正在開展臨床試驗，針對慢性心力衰竭、收縮性心力衰竭、充血性心力衰竭三種心力衰竭。

這六個臨床試驗都是通過rAAV向心臟組織遞送SERCA2a基因。鈣循環異常是所有類型的心力衰竭的一個共同特征，SERCA2a在維持心臟的鈣循環方面發揮著核心的作用，在心力衰竭患者中SERCA2a的表達下降，通過恢復SERCA2a的表達量，可以改善心臟功能。

2//  心肌病
缺血性心肌病（ischemic cardiomyopathy，ICM）是指由于長期心肌缺血導致心肌局限性或彌漫性纖維化，從而使心臟收縮和（或）舒張功能受損，引起心臟擴大或僵硬、充血性心力衰竭、心律失常等一系列臨床表現的臨床綜合征。

全球現在共有三項臨床試驗正在針對rAAV治療心肌病開展研究，也主要是通過遞送SERCA2a來實現。

3//  純合子家族性高膽固醇血癥
家族性高膽固醇血癥（familial hypercholesterolemia，FH）是由低密度脂蛋白膽固醇LDL-C分解代謝的關鍵基因之一發生突變所引起的一種遺傳性疾病。

目前全球共有兩項臨床研究是針對家族性高膽固醇血癥的，通過遞送正確的低密度脂蛋白受體基因（LDLR，Low Density Lipoprotein Receptor）來發揮作用，LDLR在膽固醇的正常代謝和運輸中發揮著重要作用。

4//  達農病
達農病（Danon Disease），是一種X連鎖顯性遺傳病。患者由于溶酶體相關膜蛋白2（LAMP2）基因突變，導致骨骼肌和心肌減弱，以致多器官障礙，最終因嚴重心力衰竭死亡。

去年3月，加州大學圣地亞哥醫學院的研究人員在《Science Translational Medicine》上發表文章，他們首先構建了敲除LAMP2基因的小鼠模型，然后通過rAAV9將LAMP2B基因遞送到小鼠全身，全身注射AAV9.LAMP2B可以恢復小鼠多個器官的蛋白表達，改善代謝異常和心臟功能，并提高存活率。這一結果表明，基因治療遞送LAMP2B可能是治療達農病患者的治療選擇，相關的臨床試驗已經在開展。

AAV在疾病應用中的挑戰

雖然AAV在代謝類及心血管疾病的治療中有著廣泛的潛力，但也具有一定的局限性需引起我們的關注：
1. 容納基因片段過小：只能裝在5.0kb以下的基因，而很多基因遠大于5.0kb；
2. 表達不夠持久：由于rAAV不會整合至宿主基因組，因此轉染后會在有絲分裂中逐漸喪失；
3. 免疫障礙：一是很多人體內已經有AAV中和抗體。二是rAAV蛋白衣殼、基因組的蛋白質產物可以在多個階段與宿主免疫系統相互作用，對有效基因遞送和持久基因表達構成障礙。

小結
rAAV病毒作為目前體內基因治療的首選載體，具有著多方面的優勢，目前已經有三款產品在歐美獲批上市，分別應用于神經疾病、眼科疾病等領域，而心血管領域目前歐美尚未批準任何rAAV產品上市，但有大量臨床試驗在做臨床研究上的探索，相信在不遠的將來陸續會有產品獲批上市，為代謝相關難治性疾病的治療提供希望。