近期，药明康德研究服务部肿瘤和免疫部陈意雄博士在“药明直播间”就“AAV基因治疗助力罕见病药物研发”这一话题为我们带来了精彩的分享。陈博士对罕见病基因治疗药物的开发现状和挑战进行了概括综述，并详细介绍了药明康德研究服务部肿瘤和免疫部基因治疗研究平台在AAV载体开发、病毒包装、罕见病模型建立和验证方面所取得的进展。在下文中，我们将整场直播的要点及精彩内容整理成文字分享给大家。

▲药明康德研究服务部肿瘤和免疫部 陈意雄博士

未来5-10年将是罕见病新药研发的黄金时期

10年前，罕见病并不受重视，因为罕见病虽然总人群数量大，但是每一种疾病的患者基数相对较小，对药物研发企业而言，罕见病的投入和普通的慢性病一样，但是药物上市后的收入非常有限，因而大多数药物研发企业并没有动力在罕见病上投入太多资源。

然而随着社会各界对于罕见病的重视，各个国家开始推出了各种各样的政策来支持罕见病药物的研发，从临床前药物研发阶段和临床实验阶段政策支持，以及到药物上市之后的支付体系日趋成熟，罕见病的药物研发逐渐成为众多企业争夺的一块战场。

此外，传统疾病领域慢慢进入药物研发瓶颈期，新药研发难度越来越大，而很多罕见病的药物研发还是处女地。越来越多的针对罕见病的药物开始涌现，2018年FDA批准了59个新药，其中34个是用于罕见病的治疗。

▲表1：以病毒载体为基础的已上市基因治疗药物

▲表2：已经上市的AAV基因治疗产品

AAV基因治疗的发展现状

超过80%的罕见病是由于基因突变造成的。通过基因治疗的手段去改善症状，治疗罕见病，这种治疗方式更精准更有效。截至到2019年，世界范围内已经批准了与罕见病相关的临床实验有647项，其中220项为基因治疗，351项为基因修饰的细胞治疗。

基因治疗首先要确定治疗的靶点，然后需要把基因携带到体内，这就需要基因的载体。目前使用最多的是病毒载体，早期的临床实验大多使用的是逆转录病毒、慢病毒、腺病毒等，但是这几个传统使用的病毒因为各自的局限性和安全风险问题，现在慢慢已经被腺相关病毒（Adeno-associated virus，AAV）取代。

AAV基因治疗的问题和挑战

尽管AAV已经成为基因治疗领域的主角，但是AAV基因治疗产品的开发还存在如下多项技术挑战：

1. 靶向性不足：传统AAV载体靶向性不足，导致基因转导的效率低，非特异感染增加安全风险；

2. AAV中和抗体干扰：部分灵长类体内存在AAV中和抗体，影响基因治疗效果；

3. AAV载体容量局限：由于AAV本身的基因容量限制（4.7kb），大片段的基因治疗靶点难以应用；

4. 缺乏相应的罕见病动物模型：突变种类多，种属间差异大；大约只有<15%的人类疾病可以转化到小鼠疾病模型中；急需大动物罕见病模型；

5. 生产工艺复杂&生产成本高：临床级AAV生产工艺复杂，而单个患者AAV药物剂量又高，导致单个药物生产成本高

AAV基因治疗研究服务平台

药明康德研究服务部-基因治疗研究平台提供端到端的基因治疗研究服务，覆盖基因治疗载体开发、病毒包装以及体内/体外的药理药效和毒理等临床前研究的一站式服务。

▲图1：研究服务部-基因治疗研究一站式服务平台

AAV基因治疗靶点优化和载体开发

1. 对目的基因进行密码子优化或者截断体的筛选，可以得到更有利于基因表达的版本；

2. 筛选和优化更高效的组织特异的启动子，以提升靶基因的特异表达能力；

3. 设计和筛选新的AAV新外壳，通过建库筛选，找到更好、更新、更特异的AAV新血清型。

4. AAV表达载体主要包括：ITR，Promoter，Intron，GOI（Gene ofInterest），WPRE和polyA，每一个部分都可以进行设计和优化。

▲图2：AAV表达载体设计和优化

AAV新Capsid开发

AAV外壳Capsid文库构建：根据不同血清型和不同应用方向，可构建AAV外壳Capsid多肽展示文库、AAV外壳Capsid重组文库和AAV外壳Capsid基因突变文库等不同文库。

新型外壳Capsid筛选：可根据不同的需求方向进行大小鼠和非人灵长类动物体内不同脏器的外壳Capsid定向进化筛选。可针对不同AAV抗体或免疫血清进行免疫逃逸筛选。

▲图3：AAV新Capsid开发策略

非人灵长类动物实验服务平台

此外，药明康德研究服务部-基因治疗平台还拥有丰富的非人灵长类（Non-human primates, NHPs）动物资源，NHPs动物实验平台可进行非GLP级别的NHPs动物的药物给药、组织样本取材和相关实验检测。

针对AAV基因治疗药物开发进一步建立了以NHPs动物为模型的AAV中和抗体检测、治疗性基因表达检测、AAV生物安全性检测、AAV体内分布检测和AAV新载体的体内进化筛选等在国内外具有领先优势和特色的基因治疗药物研发服务平台。

▲图4：研究服务部-基因治疗平台-NHPs平台能力概览

一体化罕见病药物研究平台

80%以上的罕见病都是由于特定位点的基因突变引起的，一般来讲每种疾病相关的基因突变数量在几百种以上，因此通过基因改造方法来构建的动物模型，需要大量的鉴定及表型分析工作，而罕见病只有不超过15%的概率能够在小鼠模型中重现出人体的表型，这是罕见病药物研发的一个重要瓶颈。

药明康德研究服务部建立了行业领先的罕见病模型构建平台，通过CRISPR/Cas9技术与显微注射技术相结合，快速实现转基因、基因敲除、条件敲除、原位替换及人源化等基因修饰的、小鼠模型的构建。对于最常用的基因敲除小鼠模型，可在2个月内鉴定得到阳性的初代嵌合敲除小鼠，然后通过快速扩繁，可在大约8个月左右得到批量的纯合转基因鼠。除了小鼠模型的构建，我们同时建立了成熟的大鼠模型构建流程，拥有丰富的大鼠罕见病模型构建经验。目前为止，我们已经成功构建数百个各类基因修饰的小鼠和大鼠疾病模型，具备每年构建超过100个新模型的通量和能力。

▲图5：药明康德研究服务部罕见病‘GEAM + S’研发一体化服务平台

研究服务部罕见病研发中心在上海和启东拥有具备二级生物安全等级（BSL2）的体外实验室；同时还具备AAALAC认证的SPF外加BSL2动物设施，支持至少30,000笼位的小鼠或大鼠饲养及繁育，拥有一批技术过硬的专业技术队伍，可以承接从疾病模型验证到临床前药理毒理研究一体化的研究服务平台，覆盖遗传性罕见病、肿瘤及炎症、血液疾病、代谢类疾病和精神类疾病等；支持基因水平，蛋白水平，细胞生物学，免疫学，酶学，生物标志物等方面的检测服务。

注：本文转载自药明康德研究服务部。