经过更好“装备”和“筛选”的病毒载体更安全、更有效
我们应该部署高影响力的载体，而不是采用大量低影响力载体，在克服最艰难的治疗挑战的同时，减少附带伤害
病毒已经进化了数百万年，提高了它们将遗传物质转移到感染宿主的能力。当涉及到基因递送时，病毒是高效且有效的。因此，毫无疑问，病毒 - 或者更确切地说，源自病毒的病毒载体 - 已经以科学和医学的名义被用来完成基因递送。现在，病毒载体已被用于携带针对多种应用的遗传物质，有助于纠正遗传缺陷、预防感染和治疗癌症。
病毒是多样的，病毒载体也是多样的。它们有不同的形状和大小，它们拥有不同的能力和缺点。
有些会将它们的遗传物质整合到宿主基因组中；另一些则把遗传物质留在基因组之外。有些会产生强烈的免疫反应；而其它的则相对无害。一些携带RNA；一些携带DNA。有些可以携带大的有效载荷；有些的空间则没有那么“宽敞”。有些需要“辅助”(可以由宿主提供或添加到混合液中)；有些可以独自完成。有些人有囊膜；有些没有囊膜。有些适用于体内给药;另一些则在培养皿中（体外）工作得最好。
针对这样的多样性，是否有办法保证病毒载体的安全性和有效性？我们向各种各样的专家提出了这个问题 - 特别是分子生物学和生物工艺工程方面的专家。专家们回答说，是的，有一些方法可以防止病毒载体“辜负”他们旨在帮助的病人。
经常用于基因治疗的病毒载体包括腺相关病毒载体、腺病毒载体和逆转录病毒载体。腺相关病毒载体和腺病毒载体均可转导分裂细胞和非分裂细胞。逆转录病毒载体只转导分裂细胞;然而，慢病毒亚型的逆转录病毒载体可以转导分裂和非分裂细胞。
是不是已经足够多了？
迄今为止，大多数用于基因治疗的载体来源于腺相关病毒(AAV)。AAV载体是最重要的载体，因为它们有良好的临床前和临床成功案例。
“有越来越多的临床证据证明了AAV疗法的治疗潜力，”Christian Thirion博士说，他是SirionBiotech的创始人和首席执行官。也许最令人信服的证据是FDA批准了两种基于AAV的基因疗法。Zolgensma已被批准用于治疗1型脊髓性肌萎缩症(SMA)， Luxterna已被批准用于治疗与PRE65缺陷相关的色素性视网膜炎。
通过利用腺病毒(AV)、腺相关病毒(AAV)和慢病毒(LV)方面的专业知识，Sirion Biotech加快了基因治疗的研究和药物开发。例如，公司参与了AAV、AV和LV制造的上、下游工艺开发，并在AAV和LV载体优化领域积极开展研发项目，重点是符合临床要求的载体设计。Sirion的AdenoBOOST技术可以帮助AV颗粒更有效地进行转导。
然而，在ASPIRO试验中有3例死亡的报告动摇了基因治疗领域。该试验由Audentes Therapeutics进行，评估了x -连锁肌管肌病(MTM)的基因治疗。“很明显，”Thirion指出，“问题发生在接受高剂量载体的试验组中 - 在这种情况下，给药剂量为每公斤体重3 × 1014基因组拷贝。”
根据Thirion的说法，正如宾夕法尼亚大学基因治疗项目主任James M.Wilson医学博士所报道的那样，在非人灵长类动物试验中也观察到了类似的毒性。Thirion补充说:“该领域正在试图了解在这些高剂量组中哪些关键参数(导致了)严重的不良事件。大多数迹象表明原因在于炎症免疫反应失控，通常被称为“细胞因子风暴”。
不管原因是什么，人们似乎一致地认为，在基于AAV的基因治疗中引入了太多的颗粒。“我们的剂量是人体细胞数量的100倍，”合同开发和制造组织(CDMO) Biovian全球业务发展主管Magnus Gustafsson博士说。
人们正在努力改善每个颗粒的影响，从而减少所需的用量。例如，Sirion正在与海德堡大学医院Dirk Grimm博士领导的研究小组合作研究解决方案。研究人员利用一个包含5000多万个条码载体的文库来感染非人类灵长类动物。“基本上，(这种方法)加速了自然的进化，”Thirion解释道。“我们能够识别出特定的、新的AAV衣壳变体，它们在体内递送基因的效率更高。潜在的可能性是，我们可以将每个病人的载体剂量降低一个数量级。”
“你可以通过优化驱动治疗性转基因的启动子来达到类似的效果，”他继续说。这种方法改善了基因表达。他补充说，条码和启动子优化这两种方法可以结合起来发挥优势。
做正确的事
任何生物制品的安全性至少在一定程度上取决于其制造过程中的审慎程度。病毒载体也不例外。
“我们在洁净室内生产；我们控制环境；我们控制了生产这类疗法的所有原材料，”CDMO Andelyn Biosciences的首席执行官Mayo Pujols说。“(我们的)最终目标是确保它们不受交叉污染或任何类型的外来物或细菌的污染。这是最重要的。
“我们进行多个过程检测，并进行终产品检测，以确保这些材料都处于安全水平 - 不仅仅是宿主细胞蛋白质和DNA，其它生产产品也是如此。”
AAV载体通常是通过将质粒转染到宿主细胞中来创建的，因为它快速、稳定、经济且有效。Gustafsson警告说:“(但是)你可能会发现90%的AAV是空的，只有10%有活性。大部分都是垃圾，所以需要一个高效的生产系统来处理 - 但是你需要去除空的衣壳 - 这是你得到的免疫原性反应的很大一部分原因。”
“找到一个知道自己在做什么的人很重要。这不像在单克隆抗体领域，你使用Protein A来‘钓出’单克隆抗体，然后去掉剩下的，然后你就得到了一个95%‘干净’的产品。”
然而，空衣壳和完整衣壳之间存在差异，可以通过亲和层析、超速离心和阴离子交换等方法加以利用，Gustafsson指出，很多公司在研究使用更小但转染效果更好的质粒。也有公司在探索三质粒转染的替代方法，如基于杆状病毒的表达和转导方法。
疫苗中的病毒载体
在基因治疗领域，已经付出了很多努力来发现或创造没有预先存在的免疫和不产生炎症反应的载体。而针对预先存在的免疫反应无法避免的情况，也做了很多的工作。例如，已经有研究在探索使用AAV载体之前，清除现有抗体。
伦敦大学学院细胞和基因疗法教授、Avrobio首席技术官Chris Mason博士说，疫苗的情况几乎完全相反，在疫苗中，驱动免疫反应是“它的全部”。例如，疫苗开发人员可能选择使用腺病毒。
由于腺病毒的免疫原性，它作为基因治疗载体已不再受欢迎。Mason指出:“(然而，腺病毒)正在被用于递送COVID-19疫苗，而且做得非常成功。”
当然，重要的是要避免“完整”疾病的“完整”感染周期。这可能意味着使用灭活病毒来产生针对活性形式的病毒的免疫力。
这可能意味着使用一种插入目的基因(GOI)的减毒病毒，它将诱导减毒感染，并反过来将编码的蛋白质复制并递呈给免疫系统。例如，巴斯德研究所曾尝试用这种方法治疗COVID-19，“但效果不太好，”南佛罗里达大学传染病教授、全球病毒网络主席Christian Bréchot医学博士承认。
另一种选择是使用注射后不能在体内完全复制的载体，但能够将目的基因转移到宿主细胞(就像阿斯利康和强生COVID-19疫苗的情况一样)。
疫苗也可以用于治疗癌症或慢性感染。在这些情况下，疫苗被认为是治疗性的，而不是预防性的。Bréchot指出了治疗性疫苗接种的三个安全问题。
与任何疫苗一样，第一个担忧是载体本身是否会产生过多的炎症反应。
第二个担忧是，疫苗是否会以一种可能有害的方式改变慢性感染(如肝炎)的自然过程。“这是你在产品进入临床前，需要在动物模型和临床前模型上进行的测试，”Bréchot解释道。“到目前为止，这种类型的安全问题还不是一个大问题。”
第三个担心是是否会有因病毒载体的使用而导致的长期后果，。Bréchot指出，这样的结果是“由于载体与宿主细胞的相互作用，特别是整合。”
慢病毒载体
逆转录病毒载体将它们携带的目的基因整合到宿主基因组中，从而在细胞分裂时“传递”它。Mason说:“如果你想要长期治疗，这很好。”
但是将错误的序列插入到错误的位置会造成严重破坏。几年前，因严重联合免疫缺陷而接受治疗的患者因插入性肿瘤发生而导致了白血病。
Bréchot解释说，该领域的反应部分是通过改变载体、启动子等的遗传组织，因此“即使在某些敏感部位插入了一个基因，也不会产生同样的后果。”
从艾滋病毒逆转录病毒衍生的慢病毒载体已经在嵌合抗原受体（CAR）T细胞疗法和其它体外细胞基因疗法的开发中成为广泛使用的载体类型。在这里，细胞从人体采集、转导、然后回输给患者。Mason说，这样做的一个优点是，“你可以针对非常特定的细胞群，因为你可以在选择的基础上这样做，”并且使用少好几个数量级的载体。他说，另一个优势是，“你可以把产品冻存起来，这样你就有时间做一系列的检测，以确保它符合你所要求的安全性和效力标准，然后再把它注入患者体内。”
源自HIV逆转录病毒的慢病毒载体在基因治疗中可能是有利的，因为这些载体可以针对非分裂和缓慢分裂的细胞。它们已经在嵌合抗原受体T细胞疗法和其它体外细胞基因疗法的开发中发挥了作用。根据疫苗开发商Theravectys的说法，基于慢病毒载体的疫苗的剂量可能比腺病毒载体所需剂量低1,000至10,000倍。
研究人员还在寻找介导位点特异性整合的方法，以进一步防止插入性肿瘤发生。
巴斯德研究所和疫苗公司Theravectys合作开发了慢病毒载体的非整合版本。该公司科学顾问委员会主席Bréchot说，这些载体旨在将目的基因定位于体内的树突状细胞，刺激“可控的T细胞反应”来对抗癌症、慢性病毒和细菌感染。基于慢病毒载体的疫苗 - 既可用于治疗，也可用于预防 - 的有效剂量通常比腺病毒载体的有效剂量低1,000到10,000倍，减少了对载体产生不良反应的可能性。
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