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ReNeuron公司的hRPC疗法对于视网膜色素变性患者的利弊分析

知乎作者:RobertLIAN

ReNeuron公司作为一家少有的以干细胞疗法为主导的上市公司,专注于开发各种类型的罕见病创新疗法,其hRPC项目是当今眼科领域备受关注的焦点之一。本篇微型综述将从RP致病机理,hRPC的技术原理,临床结果分析,以及疗法适用对象群四个角度来论证hRPC项目对于视网膜色素变性患者的利弊。由于是科普类型的文章,所以引述忽略。

视网膜色素变性(Retinitis Pigmentosa),一个遗传异质性(heterogeneity)极高的遗传病/罕见病,具有堪称目前罕见病领域的圣杯这个说法。视网膜色素变性(以下简称RP)的发病机理主要是位于眼底的杆细胞(rod photoreceptor)由于获得功能性突变(gain-of-function)和失去功能性突变(loss-of-function)从而导致细胞的生化/代谢异常,其引发的炎症微环境使大量周边细胞组织,例如锥细胞(cone photoreceptor)和色素上皮细胞(retinal pigment epithelium)诱发凋亡(apoptosis)。如果从细胞分子生物学层面具体阐述RP的机理的话,每个患者个体都能得到不同的解释。表型和遗传模式不作赘述。

自从2006年起,便有团队试图开发使用感光细胞的祖细胞(photoreceptor progenitor)以达到补全患者缺失的感光细胞这一思路。感光细胞的祖细胞全名为人类视网膜祖细胞(human Retinal Progenitor Cell,简称hRPC),位于眼底周围的纤毛体区域(ciliary marginal zone/ciliary body)。takahashi的科研团队最早发现了斑马鱼具有修复其受损眼底的功能,然而人类并不具备这样的功能。hRPC被验证了具有自我复制(proliferation)和持续特化为感光细胞或神经节细胞的功能(differentiation)。以斑马鱼为例,最早在胚胎发育(gestation)时,视网膜干细胞(retinal stem cell,简称RSC)持续转化为分化后RPC(post-mitotic RPC)。随着不断分化特化,剩余的RPC被推向了位于视网膜终端的两个纤毛体区域(该结论引述自我的导师Vincent Tropepe的团队)。Pulse-Chase实验证明了,特化后的上述感光细胞和各类神经细胞,在Notch1a/Delta-C信号作用下以类似传送带的运动向视网膜中心缓慢推进并发育为成熟的视网膜组织。在斑马鱼眼底损伤修复过程中,RSC聚集在切缘周围并分化为RPC,从两端向切口中心分化特化各类组成视网膜组织的细胞,最终填满切口。这个神奇的机制被部分科研团队用作参考,开发出了一套适用于人体的尚不完美的hRPC视网膜修复技术。



(偷懒就没有去找原论文里的图,就用了上课时候的笔记。CMZ就是纤毛体区域,可以看到在纤毛体最边缘的地方,也就是上图的左侧有一个CMZ-peripheral区域,这里是斑马鱼特有的RSC细胞,逐渐往右也就是视网膜中心地带出现了CMZ-middle区域,也就是RPC所在的地方,再往右就是一层一层的视网膜组织结构了。我们所说的RPC就是从这个CMZ-middle区域里拿出来的。)

ReNeuron公司的hRPC,来源于发育16-18周的人类胚胎眼部,在低氧环境下进行快速扩增分裂,直到获得患者所需的细胞用量。具体的培养方法和环境配置我不了解,这应该是ReNeuron公司的技术专利,毕竟如此大规模的细胞扩增却能够维持hRPC处在未分化状态(undifferentiated)是非常非常不容易的。ReNeuron公司所采用的hRPC细胞系GS086,通过视网膜下注射(subretinal injection)的方式移植入眼底,目前正在探索合理的临床使用剂量,也就是注射的hRPC数量。多项指标,例如Opsin,一种只有分化后感光细胞才会表达的标记,在实验小鼠的眼底被探测到。组织显微观察也被用于证实,移植后的hRPC是具有分化能力并融合入视网膜组织的。由于临床实验周期实在太短,加上我们无法直接切开患者的眼球分析其眼底并进行显微观察,所以根本无法真正意义上确定移植到人视网膜后的hRPC是否具有分化成为感光细胞和自我分裂的能力。在本次文章修改中,我加入了重庆第三军医大学附属西南眼科医院的团队做的动物实验的数据,我个人认为他们的数据具有参照价值,能够用来推测在人体的hRPC移植后细胞状态。判断移植后hRPC状态的指标有,hRPC的水平和纵向移动状态,移植后细胞分化为感光细胞的数量,hRPC移植后的炎症情况。由于是科普类型的文章,具体的数据分析我就不详细说明了,大家看着也累,没啥意思,如果有朋友真的需要具体数据的话请私信我,我把原文的doi发给您。hRPC移植后展现了良好的水平移动并纵向移动至视网膜内层,感光细胞分化的比例并不高,hRPC移植后的炎症微环境显示出了明显的抑制状态。因此我们可以推断,ReNeuron的hRPC移植所带来的疗效主要是由于hRPC具有抑制炎症微环境的作用,其次是分化为感光细胞从而替代失去的感光细胞。后者的疗效十分有限,由于hRPC移植后分化为感光细胞的比例非常小,虽然没有查到准确数据,但一位可靠的同行告诉我实际转化率只有5%。我们指望的是hRPC注射后所带来的NGF和BDNF增加,和TGFbeta/IL-1b减少,也就是炎症抑制能力。综合来看,hRPC移植本身并不会带来炎症反应,可能的炎症反应来源于视网膜下注射这个手术方法。

此处需要补充一下当前与RP治疗相关的手术信息。眼球内注射(intraocular injection,是一个统称)是当前治疗眼底病最常用的给药手段,例如针对年龄相关黄斑变性(age-related macular degeneration,简称AMD)的抗血管内皮生成因子疗法(anti-VEGF),就广泛使用到了玻璃体内注射(intravitreal injection)这个方法。我们熟知的AMD特效药雷珠单抗,前不久在中国大陆上市并纳入了全民医保。针对雷珠单抗对于黄斑水肿(macular edema)的疗效,之后会专门写一篇文章分析目前的临床结果。玻璃体内注射的优势在于操作简单且给药迅速,大部分眼科医生都具备这个手术能力。劣势在于,玻璃体内注射有小概率会导致眼球内发炎(intraocular inflammation),视网膜脱落(retina detachment),凝血和白内障(cataract),以及病人的恐惧和不配合(incompliance)。注射后药物接触到视网膜偏后部分组织的概率也非常低,针对RP等眼底病的治疗效率相对而言偏低。据一位可靠同行的消息,近年来玻璃体下注射的风险已经降到很低了,基本大家都可以去做这个手术。视网膜下注射(subretinal injection)的应用近年来开始逐渐广泛起来,尤其是在眼科基因疗法方面,视网膜下注射成为了使用携带重组基因组的病毒载体治疗RP和Leber先天性黑朦症(Leber's congenital amaurosis,简称LCA)的黄金标准。我们所熟知的针对RPE65突变的基因疗法Luxturna和针对MERTK突变的基因疗法就采用了视网膜下注射的手术方法,与其类似的还有国际上针对Stargardt症的疗法开发团队也在考虑使用这个方法。相比玻璃体内注射,视网膜下注射的优势在于能够更直接的接触到标靶组织,例如RPE和锥杆细胞。其劣势在于如何保持给药后的有效时长。ReNeuron的hRPC疗法采用了视网膜下注射的手术方式,我们将侧重于介绍视网膜下注射的流程和挑战。视网膜下注射应用于细胞移植疗法,虽然理论上说是相对安全的,但值得注意的是学术界依然报告了一例接受了自体骨髓细胞诱导间充质细胞(hBMSC)移植治疗Stargardt黄斑营养不良的患者出现了严重的视网膜脱落,好在接受了后期的手术后这位患者的视力恢复到了接受疗法之前的状态。这个消息无疑是不利的,这从侧面印证了视网膜下注射实际上具有较大的手术风险,可能会导致一系列的并发症。据那位可靠同行的消息,一部分原先计划采用视网膜下注射病毒载体进行基因疗法的团队都在修改其病毒载体,并转而使用玻璃体内注射的给药方法。而且有研究表明视网膜下注射的细胞有效时长仅为半年到一年,有可能需要频繁手术。但由于几乎所有接受这种手术方式的患者都处在临床实验阶段,所以对外发布的临床结果实在有限,很难从理论上分析出实际的移植后hRPC有效时长。视网膜下注射目前有三个分类。第一种是角膜穿刺,针头经过瞳孔,晶状体,玻璃体再到视网膜下。第二种是巩膜穿刺,针头经过睫状肌平坦部(pars plana)或角膜缘(limbus),玻璃体,然后到达对面的视网膜部分,最后是视网膜下。第三种是从脉络膜(choroid)和Bruch膜开始,不穿透视网膜的巩膜穿刺手术。ReNeuron的hRPC移植采用的是第二种手术方式。手术时医生通过一个特制的显微镜来控制针头,最后看到一个类似水泡(bleb formation)的东西产生后,就说明手术成功了。以下是图解。




hRPC项目于2015年12月进入临床一期(Phase1),首次在国际眼科学会ARVO上面向投资者亮相。当初曾因技术思想先进而轰动。随着一期证明了移植后细胞安全且无可见免疫反应,其团队快速开展了Phase 1/2a期的实验。2a期旨在延长1期实验对象中两个视力极差且并无太大希望从疗法中收益的对象进行为期12个月的观察,其中期数据在2019年ARVO上公布了出来,这也是我们现在所拥有的针对ReNeuron的hRPC项目的最新的数据。由于1期和临床前动物实验结果不具备太大的代表性,我们无法从这些数据中预测人类患者接受hRPC移植后恢复的概率和程度,因此我们只对2a期以及原定于今年五月中旬ARVO上公布的完整12个月跟踪结果进行分析。任何器官移植都需要伴随人类白血球抗原(HLA)配型,众所周知,每个人都携带有两组等位HLA,杂合或者纯和。一旦有HLA不匹配的细胞组织出现在体内,就会被免疫系统识别为是外源组织,从而激活免疫反应,将HLA不匹配的组织消除,也被称为是免疫排斥。因此,免疫反应是hRPC移植中不得不面临的一个难题。好在人类眼底是一个免疫特权区域(immune privilege),由于血眼屏障(eye-retina barrier)的存在以及几乎不存在的周边淋巴组织,眼底所可能造成的排斥性免疫反应大大低于其它身体组织可能造成的排斥反应。眼底还存在有大量自体产生的免疫抑制因子,并积极的主动降低系统性免疫反应。最常见的例子是角膜移植,角膜移植的成功率高达90%!这也意味着眼底是细胞移植疗法和基因疗法最适合的靶点。目前三个实验对象并未报告任何严重眼底免疫反应,这是一件皆大欢喜的好事。hRPC移植中还需要担心的一点是可能的致癌性。人类胚胎干细胞(hESC)是一种不断分裂并不进入G0期的细胞,其特性十分类似癌细胞,但ReNeuron所使用的hRPC来源于发育中期的人胚胎,于是杜绝了hESC污染的可能性,因此致癌可能性也降到了最低。从接受hRPC移植手术的三个实验对象的恢复情况来看,第一个实验对象从9个字母的治疗前基础指标,两个月内提升到了29个字母。其它两个实验对象分别在18天内从9个字母提升到了24个字母和从32个字母提升到了46个字母。三个实验对象作为对照组的另一只未接受移植眼并未有显著改变。其数据表明了hRPC移植是积极有效的,即使是在治愈希望渺茫的患者身上,同时也证明了病程发展较早且不算严重的患者拥有更高的从hRPC移植中获得益处的可能性。第二组实验对象共计三人已经于2019年五月完成了招募,这一组实验对象招募(2b期)的主要目的是探索最大有效剂量,也就是从治疗中获得最大益处时所需的hRPC移植数量。2a期所使用的单眼注射hRPC细胞数量为20万个,相比1期时数量为10万个或十万个以下(250k,500k,1M),在治疗前视力基线几乎相同的患者中进行对照,较大剂量的2a期为患者带来了更高的视力提升,证实了剂量和恢复程度具有关联性。此外,ReNeuron公司已经向MHRA提交了申请,将在英国牛津眼科医院进行面向公众开放的临床实验,本次临床实验由知名的眼疾病专家Robert MacLaren教授主导。




这份数据统计中的样本是混合了四个手术失败后丧失视力的患者的数据的,也就是说如果除去这四个无效样本的话,整体的恢复水平还是不错的

从2a期结论我们可以看出,hRPC这种广谱的RP或AMD或LCA疗法适用于大部分退行性眼底病患者。但由于每个患者的病程,年龄,生活环境,基因型都不同,很难对hRPC移植所能够带给RP患者的益处进行一个量化的表述。我们目前可以推测出来的结论是,在发病早期接受hRPC移植所能够给患者带来的益处最多,在病程最晚期接受hRPC移植所能够带来的益处最少。由于患者招募条件中排除了青光眼,黄斑水肿,视网膜脱落,严重晶状体混浊,糖尿病,以及吸烟的患者,我们有理由推测满足以上这几类条件的患者并不能从hRPC移植中获得益处。hRPC移植后的可持续性并不能被推测出来。手术中可能造成的二次损害并没有足够的证据来做合理的推测。对于定价,我们有理由推测hRPC移植所需的费用极高。在临床1期,GS086细胞系扩增到满足一只眼睛的hRPC注射用量,总计花费了4个月,市场化后单眼注射剂量会更高,生产耗费成本也将更高。我们以造血干细胞体外编辑移植疗法的成本为例,今年初刚刚报道了一例HIV感染患者接受体外CCR5del处理并移植的患者,这项手术的成本约为50万rmb。针对hRPC,我个人的推测是,一位患者接受双眼hRPC移植的费用约为50万rmb。针对细胞疗法的疗程有效时长并没有一个准确的临床数据,但从猪hRPC移植的情况看,移植后细胞存活时间非常长,但受制于视网膜下注射的较短有效期,频繁手术还是不可避免的。




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今天我也看到这篇文章了,写在知乎上的。作者刚写了一半。
2# dfys

老兄你好 ,这篇文章是一个在国外的病友写的,他也是学生物方面的因此有底子,并且查找了很多资料,以后他会经常写一些评论的文章。
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3# 雪山飞狐
哦哦,呵呵辛苦了辛苦了兄弟。
具体啥意思还是没搞懂
哎哟,文章补全了呀。总体来说我觉得蛮好。
青光眼,黄斑水肿,视网膜脱落,严重晶状体混浊,糖尿病,以及吸烟的患者不能从hRPC移植中获得益处。这是另外的眼病。青光眼如果损害的神经节,那么补上了感光细胞也没用。这是不可逆转的。至于网脱是可以手术的。技术早就成熟了。黄斑水肿也好处理,晶体混浊可以换晶体。糖尿病控制血糖就好了。还有什么吸烟患者都是要找到原发病灶对症处理,不在HRPC移植范围。有道理,上海复星医药在国内独家开发这种细胞。如果顺利,两三年就好上市治疗了。
据内部消息,ReNeuron公司正在更新方案,会在美国新的临床试验中使用玻璃体注射,并且加大剂量,今年也会在香港和台湾采用同样的方法治疗一些患者,希望中国的监管部门早日批准在中国的临床试验计划,这样中国大陆地区也可以采用这种更新的方案。
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以一种统一的HRPC细胞来治疗各类RP,不知会产生何种效果?不会有排异反应吗?实验研究中的效果能无害地作用于大多RP吗?这些问题着实令人费解。这种方案固然有其独特之优势,——大量创造细胞后造福大批的RP。但是这种以细胞方式来试图治疗多数患者的途径是否科学呢?一个细胞包含无数生物遗传信息,大量统一推广符合个性化差异吗?希望公司的研究进展顺利、良好!以期能为我们RP群体带来真正的光明!
看你们华山论剑,使我受益匪浅对文章有了更深刻的了解,希望你们多多发表评论啊。
人生贵在有追求
8# 雄鹰

从目前RP研究情况看hrpc还是最安全效果最好的,从之前人体实验看玻璃体注射hrpc没有严重的副作用
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