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以基因療法用於改善
尼曼匹克症小鼠中樞及內臟之病變
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稿:黃珩
審稿:胡務亮醫師

97/ 03/ 21
尼曼匹克症(Niemann-Pick Disease)為一體染色體隱性遺傳疾病,因神經鞘磷脂酵素(sphingomyelinase, ASM)的缺損,導致神經鞘磷脂(sphingomyelin, SPM)及膽固醇(cholesterol)堆積,這些在溶小體過度堆積的脂質,將會使正常細胞的功能失調或喪失,而損害到多重的重要器官;包括:肝臟、肺臟、脾臟、腦及脊髓等,其臨床表徵相當多樣,並可能危及中樞神經系統,而造成患者出現認知與行動功能的退化。

由於臨床表徵的變異很大,在診斷上除依據臨床表徵外,並需經相關的實驗室及酵素等檢測,以進一步進行診斷上的評估;目前此症可分為A、B、C、D四種類型:其中以A型最為嚴重,發病年齡也最早,典型的患孩在3~6個月大時即有症狀表現,並會出現早期神經病變甚至早年死亡的情形發生。

B
型症狀較為輕微,常會有肝脾腫大,呼吸衰竭的症狀出現。C型患者所缺乏酵素與A、B型不同,累積物質為膽固醇,最主要的問題是神經系統的病變。而D型症狀則與C型相似。而目前尚未發展出可完全治癒的酵素替代療法或基因治療。

過去已知大多數的溶小體儲積症,都會有中樞神經及內臟兩方面的病變,先前基因療法的研究經驗,多是單一針對神經退化或全身臟器方面的病變去做治療,但在臨床上,這些單一途徑的治療方式,並無法患者有效的改善個案的生活品質或增加其壽命,因此美國由Marco A.Passini所領導的研究團隊,針對尼曼匹克症具有中樞神經及內臟兩方面的病變,利用結合經由頭部及全身(systemic)兩種注射途徑的基因療法,以期達到同時改善兩方面病變的效果。


本研究是將載有人類神經鞘磷脂酵素(hASM)基因之腺病毒相關的病毒(adeno- associated virus, AAV),注射入4週齡大的神經鞘磷脂酵素基因剔除的小鼠(ASM knockout mice, ASMKO)中。研究目的主要在於比較只有單一從頭部或尾根注射,以及同時從頭部及尾根一起注射,兩者之間在療效上的差異。

研究結果發現,頭部及尾根一起注射的小鼠,不論從全身血流及腦部皆可測得有較高的人類神經鞘磷脂酵素蛋白質的表現,且僅會引起較低量的抗體產生。

此外,結合頭部及尾根兩種途徑注射的小鼠,在肝臟、肺臟、脾臟、肌肉及腦部,神經鞘磷脂堆積的現象也有大幅降低的情形,且其量已幾乎接近正常小鼠體內神經鞘磷脂的量。

另外再針對小鼠運動功能、認知及存活率的各實驗測試及數據的比較上,我們同樣可以發現到,同時於頭部及尾根注射的小鼠,無論在運動功能,或是在認知的表現上,均比單一從頭部或尾根注射的小鼠有明顯的進步。此外,在生理功能上亦發現此組小鼠的體重及存活率,皆比單一途徑注射的小鼠有增加的情形。

由上述的實驗結果可發現,結合頭部及尾根注射兩種途徑的基因療法,將可以明顯地改善尼曼匹克症實驗小鼠相關實驗室數據及運動認知等功能,因而推測依此療法,將可使尼曼匹克症小鼠獲得中樞神經及內臟兩方面病變的改善。


由此可知,在尼曼匹克症的治療上,以攜帶hASM基因的AAV載體,利用結合經由頭部及全身兩種注射途徑的基因療法,在動物模型的實驗中,已獲得對於尼曼匹克症的症狀具有明顯改善效果的有效證實,此一研究結果不只為人類尼曼匹克症的治療帶來契機及展望,更提供了其他具有神經及內臟兩方面病變的溶小體儲積症,另一個嶄新曙光的治療方向。


資料來源:
Passini MA, Bu J, Fidler JA, Ziegler RJ, Foley JW, Dodge JC, Yang WW, Clarke J, Taksir TV, Griffiths DA, Zhao MA, O'Riordan CR, Schuchman EH, Shihabuddin LS, Cheng SH. Combination brain and systemic injections of AAV provide maximal functional and survival benefits in the Niemann-Pick mouse. PNAS May 29,2007 vol.104 no.22 9505-9510


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