基因治疗是一种通过针对潜在遗传因素来治疗疾病的创新方法。基因治疗通过调节基因表达，旨在为遗传疾病提供根本性治疗，重点关注异常基因或基因网络。在 Cytiva，我们开发了基因药物工具包，这是一套旨在加速开发基因治疗的基本技术，以应对一系列最具挑战性的疾病。
非病毒基因治疗的前景
非病毒基因治疗是一种很有前景的策略，可用于治疗功能缺失突变引起的疾病，即机体无法产生一种重要蛋白质。这种方法利用信使 RNA (mRNA) 传递蛋白质生产指令，从而实现蛋白质替代疗法。非病毒基因治疗的主要优势：
- 降低了复杂性：生产药品不需要细胞培养，从而简化了研发和生产过程。
- 提高了模块化程度：mRNA 可以设计为表达几乎任何蛋白质，而优化的 LNP 制剂简化了未来基因治疗的开发。
例如，Cytiva 的基因药物工具包展示了在贫血模型中使用编码促红细胞生成素 (Epo) 的 mRNA 进行蛋白质替代疗法的概念验证 (PoC)。该 mRNA 封装在 GenVoy-ILM™ 脂质纳米颗粒 (LNP) 中，并使用我们的 NanoAssemblr™ 平台制造。
案例研究：贫血的非病毒基因治疗
在贫血模型中，将编码人促红细胞生成素 (Epo) 的 mRNA 封装在 GenVoy-ILM™ LNP 中，然后通过静脉注射。一旦输送到肝脏，肝细胞就会表达并分泌 EPO 到血液中，从而增加红细胞的生成。随着使用 NanoAssemblr™ 平台扩大治疗规模，产量保持稳定，展示了这种非病毒基因治疗解决方案的可重复性和可放大性。
图 1. 非病毒基因治疗介导促红细胞生成素产生，从而逆转贫血模型中的疾病表型
基因药物框架和工具包
开发基因治疗所遵循的框架与其他治疗方式类似，但也有独特的考虑因素。我们的基因药物框架指导基因治疗从构思到商业化的发展，其技术旨在加快每个阶段的进程。
图 2. 基因药物框架
定义目标产品特征 (TPP)
目标产品特征 (TPP) 概述了特定疾病治疗药品的理想特性。对于基因治疗，TPP 根据疾病、治疗目标和市场考虑因素而有所不同。长期基因治疗的简化特征包括：
- 方案：每 2 至 4 周给药一次
- 给药途径：静脉给药
- 稳定性：在 -20 °C 或更高温度下长期储存
- 剂型：单剂量液体悬浮液，最大剂量为 20 mL
1.靶点选择：精准为核心
开发基因治疗的第一步是选择靶点，通常使用生物信息学来确定与疾病相关的基因靶点。基因治疗方法既可以使用 siRNA 敲除缺陷基因，也可以使用 mRNA 表达功能基因。CRISPR/Cas9 等新兴技术通过直接编辑基因，为长期治疗提供了可能。在进行人体研究之前，体外 和体内 模型都要对选定靶点进行验证。
2.载体选择：选择合适的载体
对于基因敲除疗法，siRNA 可模拟 microRNA，通过 RNA 干扰 (RNAi) 途径降解特定的 mRNA 转录本 (1)。同时，mRNA 允许瞬时基因表达而无需整合到基因组中，从而降低长期风险。对于蛋白质替代疗法，优选具有 cap1 结构和哺乳动物碱基修饰特征的 mRNA，以最大限度地减少免疫反应并最大限度地延长半衰期 (2,3)。
mRNA 和 siRNA 疗法均可通过无细胞酶合成制造，从而简化生产并加速 RNA 疗法的开发 (4)。
3.递送和制剂技术：优化有效性
脂质纳米颗粒 (LNP) 已成为基因治疗前沿的非病毒递送系统。值得注意的是，美国 FDA 批准用于治疗 hATTR 淀粉样变性引起的多发性神经病的 ONPATTRO 采用了 LNP-siRNA 方法。最近，mRNA-LNP COVID-19 疫苗已在多个国家/地区获准用于临床。
我们的 LNP 采用可电离阳离子脂质设计，为多种应用（包括蛋白质替代疗法）的非病毒基因递送提供了多功能平台。
LNP 递送的优点包括：
- 无细胞生产：简化制造流程
- 可放大性：连续流生产可加速药物开发
4.可放大性制造：从发现到商业化
我们的 NanoAssemblr™ 平台利用微流体混合技术生产高质量的 RNA-LNP。专有的 NxGen™ 微流体结构可精确控制 LNP 自组装，从而确保基因治疗在每个开发阶段都能一致生产。
NanoAssemblr™ Spark™、Ignite™/Ignite+™、Blaze™/Blaze+™ 系统与 GMP 和 NanoAssemblr™ 商业制剂系统 (CFS) 共享相同的 NxGen™ 技术，实现从早期研究到商业生产的无缝扩展。
端到端基因治疗开发解决方案 –我们提供全面、灵活的解决方案，支持从概念验证到临床实施的基因治疗开发。凭借先进的 LNP 技术和开发框架，我们有信心加快基因药物从实验室走向商业应用的进程。
*任何其他第三方商标均为其各自所有者的财产。