近日，发表在《美国心脏病学会杂志-心衰》（JACC: Heart Failure）的一篇名为《Applications of Gene Therapy in Cardiomyopathies》的综述文章，概述了基因治疗在心肌病中的应用，并且总结了基因治疗技术、与腺相关病毒递送相关的毒性风险、正在进行的临床试验和未来的目标。目前，已有针对Danon病、Pompe病、Fabry病、杜氏肌营养不良（DMD）、Friedreich共济失调和TTR淀粉样变性这些心肌病拟表型（Phenocopy）的基因治疗，肥厚型心肌病（HCM）、致心律失常性右室心肌病（ARVC）和扩张型心肌病（DCM）也将是基因治疗在心肌病领域未来的重点发展方向。
重点HIGHLIGHTS
●基因治疗（Gene Therapy）是治疗单基因疾病的一种新兴技术，临床试验正在进行中，当前已经取得了不错的临床试验结果；
●临床试验中出现一些不良事件，包括剂量依赖性免疫反应，如肝毒性、获得性溶血性尿毒症综合征和心肌炎；
●心脏特异性、低免疫原性载体和适当的免疫抑制方案尚未完全解决；
●样本量小、置换终点的必要性和缺乏对照组，使得设计临床试验具有挑战性。
基因治疗策略
基因治疗的目的是分别通过基因置换和基因编辑策略引入新基因或对现有基因和/或其调控部分进行遗传修饰来影响疾病表现（见中心图）。遗传物质通常通过心肌载体（例如腺相关病毒9(AAV9)或工程衣壳）递送。
中心图. 基因置换和基因编辑
注：在存在功能丧失突变的情况下，基因置换方法提供了基因的功能拷贝。基因编辑技术包括对预先存在的基因组进行直接修饰，以纠正突变或破坏编码有毒蛋白质的基因。
基因置换策略的目的是提供一个封闭在适当载体中的缺陷基因的功能拷贝，以减轻疾病表型。这种方法用于功能丧失致病性变异，如Danon病和Fabry病。基因编辑策略的目的是在细胞基因组的天然环境中修改靶向DNA序列。基因编辑工具可以在特定的DNA位点引入双链或单链断裂，以允许DNA碱基对的转换、DNA碱基对缺失、DNA碱基配对的插入或前述的组合。用于基因编辑的核酸酶的主要类型包括锌指核酸酶、转录激活因子样效应物核酸酶、巨型核酸酶和CRISPR/Cas9（见图1）。
图1. 基因组编辑策略
注：（A）核酸酶决定向导RNA碱基上的双链DNA断裂，通常用于破坏靶基因。（B）碱基编辑器通过单链断裂和DNA脱氨酶可以转化碱基——腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G）或胸腺嘧啶（T）（例如，CG转化为TA，AT转化为GC）。（C）转座子可以在靶位点整合大的基因组序列。（D）引导编辑器由与逆转录酶融合的CRISPR-Cas9结构域组成，并由引导编辑向导RNA（pegRNA）引导至靶DNA，该向导RNA也编码所需的编辑。逆转录酶将模板从pegRNA复制到DNA中，并结合到DNA双链体中。sgRNA=单向导RNA。
正在进行的临床试验
目前，多项针对Danon病、Pompe病、Fabry病、杜氏肌营养不良（DMD）、Friedreich共济失调和TTR淀粉样变性这些心肌病拟表型的基因治疗的临床试验，已经进行或正在进行中（见表1，滑动查看）
未来展望
基因治疗在肥厚型心肌病（HCM）和致心律失常性右室心肌病（ARVC）的动物模型中显示出良好的结果，在扩张型心肌病（DCM）小鼠模型中也显示出良好的结果。HCM、DCM、ARVC将是基因疗法在心肌病治疗领域未来重点的发展方向。
基因治疗的前景和挑战
基因疗法可能从根本上改变心肌病治疗格局，从旨在限制并发症的一种表型特异性、主要为反应性的治疗模式，转变为可能具有治疗作用的内源特异性、主动性的治疗模式。但基因治疗仍然存在重大挑战，从生物利用度到安全性及临床研究设计等方面。基因治疗未来将从研究低毒性载体、免疫抑制剂、临床设计等方向深入研究和解决现存在问题。
参考文献
Alessia Argiro, Quan Bui, Kimberly N Hong, et.al. Applications of Gene Therapy in Cardiomyopathies. JACC Heart Fail. 2023 Oct 7:S2213-1779(23)00624-8.
往期回顾
