dontbemed

Hướng dẫn lâm sàng theo y học chứng cứ

Tổng quan về liệu pháp gen cho các rối loạn miễn dịch bẩm sinh

MỤC LỤC

GIỚI THIỆU

Liệu pháp gen (GT) cho các rối loạn miễn dịch bẩm sinh (IEІ; trước đây gọi là rối loạn suy giảm miễn dịch nguyên phát [PIDs]) bao gồm việc khôi phục bản sao chức năng của gen bị lỗi vào các tế bào gốc tạo máu (HSCs) của chính bệnh nhân bị ảnh hưởng bằng cách thêm gen hoặc chỉnh sửa gen. Đây là một trong hai phương thức có khả năng chữa khỏi bệnh cho bệnh nhân IEІ, phương thức còn lại là ghép tế bào máu (HCT), cung cấp các HSC khỏe mạnh từ người hiến tặng sẽ biệt hóa thành các tế bào miễn dịch chức năng trưởng thành ở bệnh nhân bị ảnh hưởng. HCT cho IEІ được thảo luận chi tiết ở nơi khác. (Xem “Ghép tế bào máu cho suy giảm miễn dịch kết hợp nặng” và “Ghép tế bào máu cho các rối loạn miễn dịch bẩm sinh không phải SCID”.)

Theo truyền thống, GT được thực hiện bằng cách loại bỏ HSCs từ bệnh nhân bị ảnh hưởng, thêm ex vivo một bản sao gen đã được sửa chữa tích hợp vào axit deoxyribonucleic nhiễm sắc thể (DNA; thêm gen), và sau đó trả lại các tế bào cho bệnh nhân. Các phương pháp thay thế tiềm năng hoặc các phương pháp bổ trợ cho liệu pháp thêm gen hoặc HCT đang được phát triển, bao gồm cả các phương pháp chỉnh sửa gen. Việc sử dụng các phương pháp tiêu chuẩn và thay thế cho GT đối với IEІ được xem xét trong chủ đề này và được thảo luận chung ở nơi khác. (Xem “Tổng quan về liệu pháp gen, chỉnh sửa gen và làm im lặng gen”.)

Tổng quan chung về quản lý IEІ được cung cấp ở nơi khác, và các phương pháp điều trị cho các IEI cụ thể được thảo luận trong các chủ đề chuyên biệt về bệnh. (Xem “Rối loạn miễn dịch bẩm sinh (suy giảm miễn dịch nguyên phát): Tổng quan về quản lý”.)

CƠ SỞ LÝ LUẬN

Phần lớn các ứng viên ghép tế bào máu (HCT) không có người hiến gia đình phù hợp với kháng nguyên bạch cầu người (HLA) đầy đủ. Việc sử dụng nguồn hiến không phù hợp bằng có thể mang lại nguy cơ cao hơn bị thải ghép hoặc bệnh ghép chống vật chủ và đòi hỏi thao tác ghép từ người hiến lớn hơn hoặc ức chế miễn dịch tiền ghép mạnh hơn ở người nhận. Một phương pháp thay thế, tiềm năng an toàn hơn là sử dụng tế bào gốc máu (HSCs) tự thân của bệnh nhân với gen liên quan đến bệnh được sửa chữa để loại bỏ nguy cơ thải ghép hoặc bệnh ghép chống vật chủ. (Xem “Ghép tế bào máu cho suy giảm miễn dịch kết hợp nặng”, mục ‘Lựa chọn người hiến’ và “Ghép tế bào máu cho các rối loạn di truyền miễn dịch không phải SCID”, mục ‘Lựa chọn người hiến’.)

CÁC PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN CHUNG

Bổ sung gen

Tổng quan – Phương pháp GT truyền thống (bổ sung gen) sử dụng khả năng độc đáo của một số loại virus để tích hợp vào bộ gen của vật chủ. Các loại virus đã được biến đổi bằng cách đưa vào các gen IEI trong khi loại bỏ khả năng tự nhân lên đã giúp thực hiện việc hiệu chỉnh ex vivo đối với một số kiểu gen IEI. Các loại retrovirus bao gồm gamma retrovirus (ví dụ: Moloney murine leukemia virus [MMLV]) và lentivirus (ví dụ: human immunodeficiency virus [HIV]) đã được khai thác cho các ứng dụng điều trị, nơi cần tích hợp ổn định, lâu dài của một DNA bổ sung (cDNA) chính xác vào các tế bào gốc tạo máu (HSCs) của vật chủ. Các vector retroviral đã được thiết kế để lây nhiễm nhiều loại tế bào khác nhau và có hồ sơ độc tính tương đối thấp so với các vector virus khác như adenovirus 1. Vector lentiviral có lợi thế hơn so với retrovirus thế hệ đầu vì chúng có khả năng lây nhiễm cả tế bào không phân chia và tế bào đang phân chia, dẫn đến hiệu suất chuyển gen tăng lên so với vector gamma-retroviral, vốn chỉ có thể lây nhiễm các tế bào đang phân chia. (Xem “Tổng quan về liệu pháp gen, chỉnh sửa gen và làm im lặng gen”, phần ‘Liệu pháp gen’.)

Quá trình hiệu chỉnh gen bắt đầu bằng việc thu thập tế bào gốc từ bệnh nhân. Tủy xương tự thân hoặc HSCs được huy động ngoại vi được thu hoạch và làm giàu HSCs bằng cách liên kết chọn lọc với kháng thể anti-CD34. Các tế bào CD34+, được làm giàu HSCs, sau đó được nuôi cấy ngắn và kích thích bằng cytokine. Các tế bào gốc CD34+ được kích hoạt được chuyển gen in vitro bằng vector retroviral hoặc lentiviral mang bản sao cDNA bình thường của gen mục tiêu, với sự biểu hiện được thúc đẩy bởi một promoter thích hợp cho dòng tế bào mong muốn 2-4. Axit ribonucleic (RNA) retroviral được phiên mã ngược thành DNA và tích hợp vào bộ gen của vật chủ. Các tế bào được chuyển gen trải qua kiểm tra vô trùng và chất lượng và khi được giải phóng sẽ được truyền vào bệnh nhân. Các tế bào miễn dịch mới biểu hiện gen chuyển (transgene) thường được phát hiện lần đầu trong máu ngoại vi sau khoảng bốn đến sáu tuần sau khi truyền, nhưng nhìn chung cần ít nhất ba đến sáu tháng để tái tạo miễn dịch chức năng.

Hiệu quả – Các nghiên cứu ban đầu cho thấy GT bằng gamma-retroviral kém thành công hơn ở trẻ em lớn và người trưởng thành trẻ tuổi mắc hội chứng suy giảm miễn dịch kết hợp nặng liên kết X (X-SCID), nhiều người trong số họ trước đó đã được ghép tế bào gốc dị hợp tử. Bốn trên năm bệnh nhân lớn tuổi (từ 10 đến 20 tuổi) nhận tế bào gốc đã được biến đổi gen tự thân có sự tái tạo miễn dịch kém sau khi ghép tế bào máu dị hợp tử thất bại 5-7. Mặc dù vậy, tốc độ tăng trưởng và cải thiện chủ quan về sức khỏe đã được báo cáo ở hai trên năm bệnh nhân 7. (Xem “Hội chứng suy giảm miễn dịch kết hợp nặng liên kết X (X-SCID)”, phần ‘Liệu pháp gen’.)

Hai phát triển, việc sử dụng vector lentiviral có hiệu suất chuyển gen cao hơn 1 và việc dùng tiền điều trị liều thấp để mở các hốc tủy xương, đã dẫn đến chức năng miễn dịch được phục hồi hiệu quả ở bệnh nhân lớn tuổi mắc rối loạn chức năng miễn dịch dai dẳng mặc dù đã ghép tế bào gốc dị hợp tử 4. Lợi ích của tiền điều trị cường độ giảm để mở các hốc tủy xương cho các tế bào gốc đã được hiệu chỉnh đến tiếp theo đã được chứng minh trong GT cho SCID thiếu hụt adenosine deaminase (ADA), với sự tái tạo miễn dịch được cải thiện và sự phát triển của các tế bào B và tế bào tiêu diệt tự nhiên (NK) mang dấu gen 8,9.

An toàn – Mặc dù có những cải tiến trong tái tạo tế bào T, NK và B, các biến cố bất lợi nghiêm trọng vẫn xảy ra với GT thành công bằng gamma retrovirus thế hệ đầu sử dụng các trình tự lặp cuối dài (LTR) của virus để thúc đẩy biểu hiện cDNA chính xác, đáng chú ý nhất là đột biến do chèn gây ra bệnh tăng sinh bạch huyết.

Trong các thử nghiệm ban đầu với vector gamma-retroviral ở bệnh nhân X-SCID, 6 trên 20 người tham gia bị bệnh bạch cầu do sự tích hợp của provirus vào hoặc gần các proto-oncogene, gen liên quan đến ung thư và gen điều chỉnh tăng trưởng. Bốn trong số sáu trẻ em mắc bệnh bạch cầu do y tế đã được điều trị thành công bằng hóa trị, trong khi một người qua đời vì bệnh của mình 10,11. Ở những bệnh nhân hồi phục, các quần thể đa dòng của tế bào T được chuyển gen đã được phục hồi sau hóa trị cho bệnh bạch cầu của họ. (Xem “Hội chứng suy giảm miễn dịch kết hợp nặng liên kết X (X-SCID)”, phần ‘Liệu pháp gen’.)

Tăng tỷ lệ mắc bệnh bạch cầu khi sử dụng vector retroviral được cho là do nhiều yếu tố:

Các vector retroviral ưu tiên tích hợp vào các vùng giàu gen, đặc biệt gần các vị trí bắt đầu phiên mã và đôi khi vào các vị trí dễ vỡ chung. Hai gen thường được kích hoạt bởi cơ chế này là các oncogene LIM domain chỉ 2 (LMO2) và cyclin D2 (CCND2) 12,13. Sự kích hoạt LMO2 có liên quan đến sự phát triển của bệnh bạch cầu lymphoblastic tế bào T 14. Mô hình tích hợp ưu tiên này của các vector gamma retroviral, kết hợp với sự kích hoạt biểu hiện gen liền kề bởi các trình tự LTR của vector, đã dẫn đến nguy cơ mắc bệnh bạch cầu tăng lên. Do đó, ở nhiều bệnh nhân, provirus điều trị được cho là đã tích hợp trong hoặc gần locus oncogene LMO2, dẫn đến biểu hiện LMO2 bất thường 12-14.

Trong mô hình chuột, bản thân gen điều trị, tiểu đơn vị thụ thể interleukin 2 gamma (IL2RG), cũng sau đó được cho là có tiềm năng gây ung thư khi biểu hiện quá mức 15. (Xem “Phân loại, di truyền nhiễm sắc thể và di truyền phân tử của bệnh bạch cầu/u lympho lymphoblastic”, phần ‘T-ALL/LBL’.)

Các thử nghiệm lâm sàng bổ sung về GT bằng vector retroviral có liên quan đến việc tăng tỷ lệ mắc bệnh bạch cầu 16. Do đó, Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) đã tạm dừng các thử nghiệm GT đang hoạt động bằng vector retroviral để chèn gen vào tế bào gốc máu 17. GT được phép tiếp tục trên cơ sở từng trường hợp nếu không có phương pháp điều trị nào khác. Kể từ đó, nhiều biện pháp để cải thiện độ an toàn, bao gồm việc sử dụng vector tự bất hoạt (SIN) hoặc các promoter khác ngoài LTR để thúc đẩy biểu hiện gen, đang được sử dụng trong các thử nghiệm lâm sàng để điều trị X-SCID 2-4,18, ADA-SCID, và ART-SCID; bệnh hạt mạn tính liên kết X (X-CGD); và hội chứng Wiskott-Aldrich (WAS) và được thảo luận chi tiết hơn dưới đây. (Xem ‘Bệnh tăng sinh bạch huyết với bổ sung gen’ bên dưới.)

Mở các hốc tủy xương để ghép đa dòng lâu dài – GT thành công cho X-SCID đòi hỏi các hốc tủy xương mở đủ để cho phép các HSC tự thân đã được hiệu chỉnh gen thích hợp ghép vào và điều chỉnh biểu hiện bệnh. Các tác nhân alkyl hóa như busulfan và melphalan là các tác nhân tiền điều trị được sử dụng phổ biến nhất để mở các hốc tủy xương. Các tác nhân alkyl hóa này có khả năng gây ra các tác dụng muộn ở trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ. Do đó, các phương pháp tiếp cận không hóa trị đang được phát triển bao gồm kháng thể đơn dòng nhắm vào proto-oncogene c-Kit, một thụ thể yếu tố tế bào gốc có hoạt tính kinase tyrosine được biểu hiện trên bề mặt HSCs nhưng không phải các dòng máu trưởng thành hơn 19.

Trong ADA-SCID, busulfan liều thấp trước GT bằng vector lentiviral dường như dẫn đến ghép đa dòng thành công và tái tạo cả tế bào T và B 20. Tương tự, điều kiện hóa có mục tiêu bằng busulfan tổng liều thấp ở bệnh nhân X-SCID đã thành công trong việc mở các hốc tủy xương và dẫn đến ghép tế bào gốc người hiến tặng đã được hiệu chỉnh gen bền vững 21. Cuối cùng, các thử nghiệm GT X-CGD đã chứng minh rằng việc sử dụng điều kiện hóa không gây tiêu diệt tủy xương là cần thiết cho sự hiện diện lâu dài của số lượng đủ các bạch cầu hạt chức năng 22.

Điều kiện hóa liều thấp để mở các hốc tủy xương có lẽ là cần thiết cho các kiểu gen SCID khác, chẳng hạn như SCID gen hoạt hóa tái tổ hợp (RAG) và ART-SCID. Trong mô hình chuột của ART-SCID, tủy xương nhạy cảm hơn với các tác nhân alkyl hóa so với tủy xương kiểu dại, vì vậy liều hóa trị thấp hơn có thể đủ ở người 23.

Chỉnh sửa gen

Chỉnh sửa gen là một liệu pháp đang được nghiên cứu, liên quan đến việc hiệu chỉnh gen đích của một biến thể gây bệnh đồng thời duy trì việc sử dụng promoter gen nội sinh và các yếu tố điều hòa khác. Bởi vì gen đột biến được sửa chữa tại locus nội sinh của nó và vẫn nằm dưới sự kiểm soát sinh lý trong bối cảnh nhiễm sắc thể bình thường, người ta kỳ vọng một lợi ích điều trị mà không có các biến chứng liên quan như đột biến do chèn gen, điều hòa gen không hoàn hảo và tắt gen chuyển gen đôi khi thấy với liệu pháp bổ sung gen. Chỉnh sửa gen có thể đặc biệt có lợi cho các khiếm khuyết trong các gen có biểu hiện được điều hòa chặt chẽ.

Chỉnh sửa gen dựa trên cơ chế tái tổ hợp tương đồng. Một cassette cDNA bao gồm đoạn gen sửa chữa (hoặc thậm chí toàn bộ cDNA đúng) được nhắm mục tiêu đến vị trí tích hợp mong muốn bằng cách sử dụng các “cánh tay tương đồng” bao quanh làm khuôn mẫu cho tái tổ hợp tương đồng. Các trình tự DNA cụ thể được nhắm mục tiêu và chỉnh sửa bằng một trong nhiều loại nuclease sinh học lập trình được với các vị trí nhận dạng được thiết kế đặc biệt, bao gồm hệ thống protein liên kết với 9 (Cas9) của các đoạn lặp palindromic ngắn xen kẽ đều đặn (CRISPR), nuclease ngón kẽm (ZFNs), và nuclease hiệu ứng giống hoạt hóa phiên mã (TALENs) 24,25. (Xem “Tổng quan về liệu pháp gen, chỉnh sửa gen và tắt gen”, phần ‘Chỉnh sửa gen’.)

Chỉnh sửa gen đang được nghiên cứu cho nhiều dạng của ЅCID, hội chứng hyperimmunoglobulin M liên kết X (X-HIGM), bệnh agammaglobulinemia liên kết X (XLA), hội chứng IPEX (rối loạn miễn dịch, đa nội tuyến, viêm ruột, liên kết X), thiếu hụt bám dính bạch cầu (LAD), và X-CGD, cùng nhiều bệnh khác 26. Mặc dù các nền tảng chỉnh sửa bộ gen vẫn phải đối mặt với nhiều thách thức khi làm việc với HSCs như độc tính gen tiềm tàng và hiệu suất thấp, các mô hình động vật và nghiên cứu trong ống nghiệm đã chứng minh khả năng sửa chữa các khiếm khuyết gen ІEІ. Có khả năng việc tinh chỉnh hơn nữa công nghệ này sẽ dẫn đến vai trò trong điều trị lâm sàng.

HẠN CHẾ

Có một số trở ngại quan trọng cần vượt qua trước khi GT có tiện ích lâm sàng rộng rãi hơn 27.

Bệnh tăng sinh bạch huyết kèm thêm gen

Một mối quan tâm là sự liên quan của bệnh tăng sinh bạch huyết với việc thêm gen. (Xem ‘Thêm gen’ ở trên.)

Một số phương pháp đã được phát triển để giảm nguy cơ ung thư do chèn gen:

Sử dụng các vector virus khác – Lentivirus, chẳng hạn như virus suy giảm miễn dịch người (HIV), là một phân loại retrovirus được ưa chuộng làm vector do khả năng lây nhiễm cả tế bào không phân chia và tế bào phân chia. Ngoài ra, vector lentivirus không tích hợp ưu tiên gần các enhancer và promoter; do đó, chúng ít có khả năng tích hợp vào các vùng kiểm soát biểu hiện của proto-oncogene 10,28,29. Tuy nhiên, lentivirus vẫn có xu hướng chèn vào chromatin mở, nơi chứa các gen được phiên mã, dẫn đến việc sản xuất các bản ghi được nối bất thường và biểu hiện gen bị rối loạn (tăng hoặc giảm) 30,31.

Vector bị lỗi sao chép – Sự sao chép của retrovirus có thể dẫn đến nhiễm trùng các tế bào và mô khác với tiềm năng gây ung thư. Do đó, việc sao chép là không mong muốn sau khi gen điều trị đã được tích hợp. Việc mã hóa lại các trình tự vector sẽ loại bỏ các yếu tố liên quan đến sự sao chép.

Vector gamma-retroviral tự bất hoạt (SIN) – Các đoạn lặp cuối dài (LTRs) gamma-retroviral có hoạt tính tăng cường promoter nội tại bị bất hoạt bằng cách đưa các đoạn xóa vào các trình tự này 10,18. Vector gamma-retroviral SIN có giảm đột biến và tăng sinh bạch huyết 18.

Các yếu tố tái cấu trúc chromatin – Việc kết hợp các yếu tố tái cấu trúc chromatin như insulator sẽ che chắn các gen lân cận khỏi ảnh hưởng của các trình tự bên trong vector 32.

Các trở ngại khác khi thêm gen

Các thách thức kỹ thuật quan trọng khác đối với việc thêm gen bao gồm:

Sự cô lập và nuôi cấy quần thể tế bào thích hợp để chuyển gen. Chuyển gen các tế bào gốc tạo máu đa năng (HSCs) là lý tưởng cho các rối loạn liên quan đến gen được biểu hiện trong nhiều dòng bạch cầu 33. Chất đánh dấu bề mặt tế bào CD34 có mặt trên HSC cũng như các tế bào tiền thân tạo máu đã biệt hóa sớm. Có thể cô lập lượng đáng kể các tế bào CD34+ từ tủy xương hoặc sau khi huy động vào tuần hoàn ngoại vi bằng phương pháp apheresis. Khi được kích hoạt bằng việc nuôi cấy ngắn với cytokine, các tế bào CD34+ có thể được chuyển gen dễ dàng. Tuy nhiên, việc nuôi cấy kéo dài sẽ khiến các tế bào này mất đi tiềm năng biệt hóa toàn năng của chúng.

Hiệu suất chuyển gen vào các tế bào đích. Trong các thử nghiệm ban đầu, 0,1 phần trăm hoặc ít hơn các bạch cầu máu mang các dấu hiệu vector retroviral trong thời gian dài trong các thử nghiệm lâm sàng 34. Cải thiện hiệu suất chuyển gen là một vấn đề nếu các tế bào được chuyển gen không có lợi thế sống sót và/hoặc lợi thế biệt hóa đáng kể so với các tế bào chưa được chuyển gen.

Việc sửa chữa các khiếm khuyết đòi hỏi sự điều chỉnh thích hợp của biểu hiện gen cần các vector chứa các trình tự điều khiển thích hợp hoặc tích hợp gen đặc hiệu vị trí.

Các trở ngại trong chỉnh sửa gen

Các hạn chế của chỉnh sửa gen bao gồm:

Giảm tỷ lệ sửa gen khi chuyển từ xét nghiệm in vitro sang in vivo, cho thấy hiệu quả thấp hơn của sửa chữa định hướng tương đồng ở quần thể HSC nguyên thủy hơn.

Việc phát triển các phương pháp chỉnh sửa cho từng mục tiêu gen/bệnh tật rất tốn nhiều công sức và, với phương pháp luận hiện tại, là không khả thi cho việc sử dụng lâm sàng quy mô lớn.

Cần tỷ lệ sửa gen tương đối cao để chữa khỏi hoàn toàn bệnh trong một số trường hợp (ví dụ: hội chứng Wiskott-Aldrich [WAS]).

LIỆU PHÁP GEN CHO CÁC RỐI LOẠN CỤ THỂ

SCID do thiếu hụt Adenosine deaminase

Adenosine deaminase (ADA) là một enzyme quan trọng có mặt trong tất cả các tế bào nhân và giải độc các chất chuyển hóa có nguồn gốc từ con đường chuyển hóa purine. Mất hoạt tính ADA do các biến thể gây bệnh trong gen ADA dẫn đến suy giảm miễn dịch kết hợp nặng (SCID). Tình trạng di truyền lặn tự thể này gây suy giảm nghiêm trọng sự phát triển của tế bào T, tế bào tiêu diệt tự nhiên (NK) và tế bào B vì nồng độ cao các chất chuyển hóa purine có độc tính ưu tiên đối với các tế bào lympho. ADA-SCID là bệnh người đầu tiên được điều trị bằng GT tự thân. GT tế bào gốc tạo máu (HSC-GT) giàu CD34+ tự thân cho ADA-SCID đã được phê duyệt sử dụng lâm sàng tại Liên minh Châu Âu vào năm 2016 và đã có mặt tại Hoa Kỳ thông qua các thử nghiệm lâm sàng. Có sự đồng thuận rằng, khi có sẵn, HSC-GT là lựa chọn điều trị ban đầu hợp lý cho bệnh nhân thiếu hụt ADA. Kết quả đã được cải thiện với việc sử dụng các vector lentivirus tự bất hoạt, các phương pháp xử lý tế bào gốc tinh chỉnh, và sự ghép tự thân được tăng cường của các tế bào gốc đã được chỉnh sửa gen thông qua điều kiện hóa cường độ giảm với liều thấp, điều chỉnh dược động học busulfan (thường bằng một phần ba liều phơi nhiễm mô được sử dụng trong các phác đồ tiêu diệt tủy cho ghép dị loại). Việc điều trị thiếu hụt ADA, bao gồm thời điểm ngừng liệu pháp thay thế enzyme adenosine deaminase pegylated (PEG-ADA), được thảo luận chi tiết hơn ở nơi khác. (Xem “Thiếu hụt Adenosine deaminase: Điều trị và tiên lượng”, phần về ‘Liệu pháp xác định ưu tiên cho ADA-SCID’.)

SCID liên kết X

SCID liên kết X (X-SCID) là do các biến thể gây bệnh trong gen mã hóa chuỗi gamma thụ thể interleukin (IL) 2 (IL2RG hoặc chuỗi gamma chung). Tiểu đơn vị thụ thể này được chia sẻ bởi ít nhất sáu phức hợp thụ thể cytokine khác nhau: IL-2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15 và IL-21. Các biến thể gây bệnh của chuỗi gamma chung dẫn đến việc thiếu sự phát triển của tế bào T và tế bào NK, và suy giảm chức năng của tế bào B. Liệu pháp chữa khỏi thường đạt được thông qua HCT. Chỉ những bệnh nhân không có người hiến gia đình có kháng nguyên bạch cầu người (HLA) tương đồng cho HCT mới được xem xét là ứng viên cho GT. GT ban đầu bằng vector gamma-retroviral đã thành công trong việc tái lập chức năng miễn dịch ở trẻ sơ sinh mắc X-SCID, nhưng đã thấy tỷ lệ đột biến do chèn cao. Cả trẻ sơ sinh và bệnh nhân lớn mắc X-SCID đều đã chứng minh sự tái lập miễn dịch và giải quyết các bệnh nhiễm trùng bằng GT sử dụng vector SIN. Theo dõi dài hạn vẫn cần thiết để xác nhận việc không có sự hình thành bệnh bạch cầu với các vector biến đổi thế hệ thứ hai và thứ ba. GT cho X-SCID được thảo luận chi tiết hơn ở nơi khác. (Xem “Suy giảm miễn dịch kết hợp nặng liên kết X (X-SCID)”, phần ‘Liệu pháp gen’.)

SCID Artemis

Artemis là một exonuclease thiết yếu để sửa chữa các đứt gãy sợi đôi DNA được khởi phát trong quá trình tái tổ hợp V(D)J trong quá trình trưởng thành của tế bào T và B. Các biến thể gây bệnh trong protein sửa chữa liên kết chéo DNA 1C (DCLRE1C), gen mã hóa Artemis, gây ra một dạng T-B-NK+ SCID (ART-SCID) và làm tăng độ nhạy cảm với bức xạ ion hóa và hóa trị alkyl hóa. Các phác đồ điều kiện hóa được dung nạp kém và thường dẫn đến tỷ lệ tử vong cao và/hoặc các biến chứng muộn. Tuy nhiên, nếu không có điều kiện hóa tiền ghép alkyl hóa, bệnh nhân thường bị ghép kém hoặc thải ghép. Do đó, GT tự thân (autologous GT) chỉ với điều kiện hóa liều thấp sẽ có lợi trong quần thể này. Kết quả ban đầu từ mô hình chuột và nghiên cứu in vitro rất hứa hẹn, và các thử nghiệm lâm sàng đang được tiến hành. GT cho ART-SCID được thảo luận chi tiết hơn ở nơi khác. (Xem “Quản lý T-B-NK+ SCID”, phần ‘Liệu pháp gen’.)

Bệnh hạt mạn tính liên kết X

Bệnh hạt mạn tính liên kết X (X-CGD) là do chức năng thực bào bất thường do các biến thể gây bệnh trong gen chuỗi beta cytochrome b-245 (CYBB) mã hóa cho gp91phox, trung tâm oxy hóa khử của phức hợp oxidase nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH). Nhiễm trùng bằng sinh vật dương tính catalase mạn tính và bệnh viêm ruột là những dấu hiệu đặc trưng của tình trạng này. Một số ít bệnh nhân mắc CGD đã được điều trị bằng GT, và những người được điều trị là bệnh nhân nguy cơ cao bị thiếu hụt oxidase nghiêm trọng dẫn đến các biến chứng nặng và những người không có người hiến tủy phù hợp HLA. Các thử nghiệm ban đầu cho X-CGD tương tự như những thử nghiệm nhắm vào X-SCΙD và hội chứng Wiskott-Aldrich (WAЅ) về mặt phương pháp luận và vector được sử dụng. Tỷ lệ thành công ban đầu thấp, với các biến chứng nghiêm trọng bao gồm tử vong liên quan đến tăng sinh máu không điển hình thứ phát do sự kiện tích hợp vector. Các thử nghiệm lâm sàng tiếp theo đang diễn ra đã sử dụng vector lentivirus SIN với promoter lai và điều kiện hóa không gây tiêu tủy. GT cho X-CGD được xem xét chi tiết hơn ở nơi khác. (Xem “Bệnh hạt mạn tính: Điều trị và tiên lượng”, phần ‘Liệu pháp gen/sửa gen’.)

Hội chứng Wiskott-Aldrich

WAS là một rối loạn liên kết với nhiễm sắc thể X do mất chức năng của gen WAЅ. Tình trạng này ảnh hưởng đến hệ thống miễn dịch-huyết học và dẫn đến giảm tiểu cầu vi thể (microthrombocytopenia) và rối loạn chức năng tế bào lympho và tủy. Nhiễm trùng, chàm (eczema), chảy máu và tự miễn là những dấu hiệu đặc trưng của tình trạng này. Các thử nghiệm GT đầu tiên vớivector gamma-retroviral đã mang lại lợi ích lâm sàng đáng kể nhưng đi kèm với tỷ lệ đột biến chèn cao và ung thư máu khởi phát muộn do đó ở hầu hết bệnh nhân. Các thử nghiệm GT dựa trên lentivirus, giới hạn cho bệnh nhân không có người hiến tặng phù hợp hoàn toàn, sau đó đã được khởi xướng, với kết quả khả quan về cả việc cải thiện giảm tiểu cầu, khả năng mắc nhiễm trùng và chàm, và không có bằng chứng bệnh lý tăng sinh lympho. GT cho WAS được thảo luận chi tiết hơn ở nơi khác. (Xem “Hội chứng Wiskott-Aldrich”, phần về ‘Liệu pháp gen’.)

Các rối loạn bẩm sinh miễn dịch khác

Các liệu pháp bổ sung gen và các thử nghiệm lâm sàng ban đầu đang được phát triển cho một số ІEІ khác bao gồm ЅCІD do thiếu gen hoạt hóa tái tổ hợp (RAG) 1 và 2, các dạng tự thể thoái của CGD (p47 và p67), và thiếu hụt bám dính bạch cầu (ԼAD).

Các ІEI khác do gen liên quan đến các quá trình đòi hỏi kiểm soát thời gian và sinh lý chính xác, chẳng hạn như hoạt hóa tế bào và truyền tín hiệu nội bào, có thể phù hợp hơn với chỉnh sửa gen so với liệu pháp bổ sung gen. Do đó, nghiên cứu tiền lâm sàng về chỉnh sửa gen đang được tiến hành cho hội chứng hyper-IgM liên kết X (X-HIGM), bệnh agammaglobulinemia liên kết X (XLA), và hội chứng IPEX (rối loạn miễn dịch, đa nội tuyến, viêm ruột, liên kết X).

TÓM TẮT VÀ KHUYẾN NGHỊ

Tổng quan – Liệu pháp gen (GT) cho các rối loạn miễn dịch bẩm sinh (ІEI; trước đây gọi là rối loạn suy giảm miễn dịch nguyên phát [PIDs]) liên quan đến việc phục hồi một bản sao chức năng của gen bị lỗi vào các tế bào gốc tạo máu (HSCs) của bệnh nhân bị ảnh hưởng bằng cách thêm gen hoặc chỉnh sửa gen. Đây là một trong hai phương thức có tiềm năng chữa khỏi bệnh cho bệnh nhân ІEІ, phương thức còn lại là ghép tế bào máu (HCT). (Xem ‘Giới thiệu’ ở trên và ‘Cơ sở lý luận’ ở trên.)

Thêm gen – GT truyền thống (thêm gen) sử dụng khả năng độc đáo của một số loại virus (ví dụ: retrovirus, lentivirus) để tích hợp vào bộ gen của vật chủ. Các loại virus đã được biến đổi, trong đó đã đưa các gen ІEІ vào và loại bỏ khả năng tự nhân bản, được sử dụng để tích hợp một đoạn axit deoxyribonucleic (DNA) đã được sửa chữa vào các HSC của vật chủ. Các tế bào miễn dịch mới biểu hiện gen chuyển (transgene) thường được phát hiện đầu tiên trong máu ngoại vi sau khoảng bốn đến sáu tuần truyền dịch, nhưng nhìn chung cần ít nhất ba đến sáu tháng để tái tạo miễn dịch chức năng xảy ra. Hiệu quả đã được cải thiện với việc sử dụng các vector lentivirus có hiệu suất chuyển gen cao hơn và việc dùng tiền điều trị liều thấp để mở các hốc tủy cho các tế bào gốc đã được sửa chữa đi vào. (Xem ‘Thêm gen’ ở trên.)

Chỉnh sửa gen – Chỉnh sửa gen là một liệu pháp nghiên cứu liên quan đến việc sửa chữa gen có mục tiêu của một biến thể gây bệnh tại locus nội sinh của nó, duy trì việc sử dụng promoter gen nội sinh và các yếu tố điều hòa khác. Gen đã được sửa chữa vẫn nằm dưới sự kiểm soát sinh lý trong bối cảnh nhiễm sắc thể bình thường của nó. Do đó, người ta kỳ vọng lợi ích điều trị mà không có các biến chứng liên quan của đột biến do chèn gen, điều hòa gen không hoàn hảo và sự im lặng của gen chuyển đôi khi thấy với liệu pháp thêm gen. Chỉnh sửa gen có thể đặc biệt có lợi cho các khiếm khuyết trong các gen có biểu hiện được điều chỉnh chặt chẽ. (Xem ‘Chỉnh sửa gen’ ở trên.)

Bệnh lý tăng sinh lympho – Các thử nghiệm GT ban đầu cho ІEІ sử dụng vector retroviral có liên quan đến đột biến do chèn gen và ác tính huyết học, ngoại trừ suy giảm miễn dịch kết hợp nặng do thiếu adenosine deaminase (ADA-ЅCΙD). Một số phương pháp để giảm nguy cơ này bao gồm sử dụng các vector virus khác (ví dụ: lentivirus, foamy virus), vector không nhân lên, vector gamma-retroviral tự bất hoạt (SIN), và các yếu tố tái cấu trúc chromatin. (Xem ‘Thêm gen’ ở trên và ‘Bệnh lý tăng sinh lympho với thêm gen’ ở trên.)

GT cho ІEІ cụ thể – Việc tái tạo chức năng miễn dịch thành công bằng GT vector lentivirus đã được chứng minh cho ADA-ЅCІD, SCID liên kết X (X-ЅCІD), bệnh hạt mạn tính liên kết X (X-CGD), và hội chứng Wiskott-Aldrich (WAS), mà không báo cáo biến chứng liên quan đến vector. (Xem ‘Liệu pháp gen cho các rối loạn cụ thể’ ở trên.)

TÀI LIỆU THAM KHẢO

  1. Cooray S, Howe SJ, Thrasher AJ. Retrovirus and lentivirus vector design and methods of cell conditioning. Methods Enzymol 2012; 507:29.
  2. Kuo CY, Kohn DB. Gene Therapy for the Treatment of Primary Immune Deficiencies. Curr Allergy Asthma Rep 2016; 16:39.
  3. Cavazzana M, Six E, Lagresle-Peyrou C, et al. Gene Therapy for X-Linked Severe Combined Immunodeficiency: Where Do We Stand? Hum Gene Ther 2016; 27:108.
  4. De Ravin SS, Wu X, Moir S, et al. Lentiviral hematopoietic stem cell gene therapy for X-linked severe combined immunodeficiency. Sci Transl Med 2016; 8:335ra57.
  5. Thrasher AJ, Hacein-Bey-Abina S, Gaspar HB, et al. Failure of SCID-X1 gene therapy in older patients. Blood 2005; 105:4255.
  6. Chinen J, Puck JM. Perspectives of gene therapy for primary immunodeficiencies. Curr Opin Allergy Clin Immunol 2004; 4:523.
  7. Chinen J, Davis J, De Ravin SS, et al. Gene therapy improves immune function in preadolescents with X-linked severe combined immunodeficiency. Blood 2007; 110:67.
  8. Candotti F, Shaw KL, Muul L, et al. Gene therapy for adenosine deaminase-deficient severe combined immune deficiency: clinical comparison of retroviral vectors and treatment plans. Blood 2012; 120:3635.
  9. Aiuti A, Cattaneo F, Galimberti S, et al. Gene therapy for immunodeficiency due to adenosine deaminase deficiency. N Engl J Med 2009; 360:447.
  10. Sokolic R, Kesserwan C, Candotti F. Recent advances in gene therapy for severe congenital immunodeficiency diseases. Curr Opin Hematol 2008; 15:375.
  11. Hacein-Bey-Abina S, Garrigue A, Wang GP, et al. Insertional oncogenesis in 4 patients after retrovirus-mediated gene therapy of SCID-X1. J Clin Invest 2008; 118:3132.
  12. Hacein-Bey-Abina S, Von Kalle C, Schmidt M, et al. LMO2-associated clonal T cell proliferation in two patients after gene therapy for SCID-X1. Science 2003; 302:415.
  13. Hacein-Bey-Abina S, von Kalle C, Schmidt M, et al. A serious adverse event after successful gene therapy for X-linked severe combined immunodeficiency. N Engl J Med 2003; 348:255.
  14. McCormack MP, Rabbitts TH. Activation of the T-cell oncogene LMO2 after gene therapy for X-linked severe combined immunodeficiency. N Engl J Med 2004; 350:913.
  15. Woods NB, Bottero V, Schmidt M, et al. Gene therapy: therapeutic gene causing lymphoma. Nature 2006; 440:1123.
  16. Fischer A, Hacein-Bey-Abina S, Lagresle C, et al. [Gene therapy of severe combined immunodeficiency disease: proof of principle of efficiency and safety issues. Gene therapy, primary immunodeficiencies, retrovirus, lentivirus, genome]. Bull Acad Natl Med 2005; 189:779.
  17. Marwick C. FDA halts gene therapy trials after leukaemia case in France. BMJ 2003; 326:181.
  18. Hacein-Bey-Abina S, Pai SY, Gaspar HB, et al. A modified γ-retrovirus vector for X-linked severe combined immunodeficiency. N Engl J Med 2014; 371:1407.
  19. Dvorak CC, University of California San Francisco, 2019, personal communication.
  20. Kohn DB, Hershfield MS, Puck JM, et al. Consensus approach for the management of severe combined immune deficiency caused by adenosine deaminase deficiency. J Allergy Clin Immunol 2019; 143:852.
  21. Mamcarz E, Zhou S, Lockey T, et al. Lentiviral Gene Therapy Combined with Low-Dose Busulfan in Infants with SCID-X1. N Engl J Med 2019; 380:1525.
  22. Kang EM, Choi U, Theobald N, et al. Retrovirus gene therapy for X-linked chronic granulomatous disease can achieve stable long-term correction of oxidase activity in peripheral blood neutrophils. Blood 2010; 115:783.
  23. Cowan MJ, University of California San Francisco, 2019, personal communication.
  24. Kohn DB, Kuo CY. New frontiers in the therapy of primary immunodeficiency: From gene addition to gene editing. J Allergy Clin Immunol 2017; 139:726.
  25. Kan MJ, Doudna JA. Treatment of Genetic Diseases With CRISPR Genome Editing. JAMA 2022; 328:980.
  26. Kuo CY, Kohn DB. Overview of the current status of gene therapy for primary immune deficiencies (PIDs). J Allergy Clin Immunol 2020; 146:229.
  27. Rans TS, England R. The evolution of gene therapy in X-linked severe combined immunodeficiency. Ann Allergy Asthma Immunol 2009; 102:357.
  28. Vassilopoulos G, Trobridge G, Josephson NC, Russell DW. Gene transfer into murine hematopoietic stem cells with helper-free foamy virus vectors. Blood 2001; 98:604.
  29. Throm RE, Ouma AA, Zhou S, et al. Efficient construction of producer cell lines for a SIN lentiviral vector for SCID-X1 gene therapy by concatemeric array transfection. Blood 2009; 113:5104.
  30. Moiani A, Paleari Y, Sartori D, et al. Lentiviral vector integration in the human genome induces alternative splicing and generates aberrant transcripts. J Clin Invest 2012; 122:1653.
  31. Cesana D, Sgualdino J, Rudilosso L, et al. Whole transcriptome characterization of aberrant splicing events induced by lentiviral vector integrations. J Clin Invest 2012; 122:1667.
  32. Naldini L. Ex vivo gene transfer and correction for cell-based therapies. Nat Rev Genet 2011; 12:301.
  33. Thrasher AJ, Goldman J, de Alwis M, et al. Gene therapy for primary immunodeficiency. Biochem Soc Trans 1997; 25:537.
  34. Hacein-Bey-Abina S, Le Deist F, Carlier F, et al. Sustained correction of X-linked severe combined immunodeficiency by ex vivo gene therapy. N Engl J Med 2002; 346:1185.