综述：遗传性疾病宫内治疗的临床研究未来

《Best Practice & Research Clinical Obstetrics & Gynaecology》：The future of clinical studies of in-utero therapy for genetic diseases

本综述系统探讨了宫内治疗（IUT）作为遗传性疾病早期干预策略的潜力与挑战。文章聚焦于将IUT（包括宫内基因治疗IUGT和宫内干细胞移植IUSCT）从实验研究推向临床试验的关键考量，如治疗时机、技术障碍、安全性及伦理规范，为开发针对胎儿期遗传病的创新疗法提供了重要路线图。

　　

引言

罕见病影响着全球3.5-6.0%的人口，约3.5亿人受累。在已知约7000种罕见病中，超过80%为孟德尔遗传病，其中50-75%在儿童期发病，常导致严重、慢性、危及生命的疾病。然而，仅有5%的罕见病拥有获批的治疗方法。将治愈性疗法应用于临床面临着表型和基因型诊断延迟、对疾病自然史的理解不足、疗法的开发与测试以及社会经济可行性等多重挑战。传统上，新的基因或细胞疗法通常先在成人中试验，若疾病在儿童早期发生，再扩展到儿童群体。胎儿治疗往往被忽视，更多地被视为胎儿治疗专家和研究人员的后续考量，而非药物设计初期就纳入的战略。

过去几十年间，宫内治疗的优势日益受到重视。已有成功干预的报道，例如针对细小病毒感染、β-地中海贫血等引起的胎儿贫血进行输血治疗。目前，人类临床试验正在探索用于α-地中海贫血主要类型（ATM）和成骨不全症（OI）的干细胞移植、用于庞贝病的酶替代疗法（ERT）、以及用于X连锁少汗性外胚层发育不良的蛋白质疗法。此外，评估开放性或有胎儿镜下的脊柱裂手术、以及胎儿镜下气管封堵术治疗先天性膈疝疗效的研究也在进行中。技术进步使得在胎儿发育更早期进行干预成为可能，为诊断出先天性疾病的夫妇提供了更多选择。外科创新治疗胎儿结构畸形的累积效应、胎儿治疗数据的明确获益以及人类宫内干细胞移植（IUSCT）的安全性数据，都凸显了开发针对胎儿的创新疗法的迫切需求。这一论点从遗传性疾病宫内治疗的视角来看最为清晰。

扩展的产前遗传学诊断加速宫内治疗进展

遗传性疾病的最早识别得益于孕8-10周即可进行的非侵入性产前检测（NIPT），必要时可通过侵入性诊断测试确认。NIPT平台的进步使得能够对母体循环中的游离胎儿DNA进行扩展测序，以更低成本、更快速周转地识别复杂和罕见的遗传综合征（点突变、非整倍体和微缺失）。全基因组和全外显子组测序的应用进一步提高了诊断率。

如何实现胎儿基因治疗？

宫内基因修饰疗法（IUGT）利用基因添加或编辑技术，通过将转基因整合到宿主基因组或形成附加体持久存在，或原位纠正突变，来实现对天然DNA的细胞内修饰。实现胎儿IUGT可能涉及体外遗传修饰和随后的同种异体干细胞宫内移植（体外基因治疗），或直接修饰胎儿细胞（体内基因治疗），之后经修饰的细胞可以增殖并产生治疗性蛋白。

哪些遗传性疾病适合或有益于在子宫内治疗？

宫内治疗（IUTs）旨在胎儿发育的最早时机纠正这些病症，在发生实质性和不可逆的组织损伤之前阻止病理进程，从而遏制或延缓疾病的自然进程，控制表型严重程度。IUTs最适合那些在出生后早期即出现严重症状、且以治愈为目标的疾病，包括移植遗传学正常的干细胞以通过植入、旁分泌效应或细胞融合发挥作用，或通过基因治疗载体递送功能性基因拷贝。

选择适合的宫内治疗临床疾病靶点

在决定策略之前，必须了解疾病的发病机制、其致病基因突变和自然史，以帮助决策。需要考虑的是，尝试对围产期致死性疾病进行IUT可能导致活产婴儿因治疗不充分而承受严重并发症，包括早期死亡、不可逆残疾和终身护理需求、家庭承担的经济负担以及生活质量下降。

子宫内基因和干细胞疗法的明确益处——来自动物模型的证据

与产后移植相比，宫内治疗（HYPEIUT）具有众多优势，这些优势得到了临床前模型证据的有力支持。从解剖学角度看，胎儿体积小以及胎儿循环系统的结构（脐静脉循环通过动脉导管分流绕过胎儿肺部，从而最大限度地减少了细胞在肺微血管中的滞留）减少了达到治疗效果所需的移植细胞量，从而降低了手术相关风险。从免疫学角度看，胎儿免疫系统的未成熟状态（包括幼稚T细胞库和调节性T细胞的主导地位）促进了免疫耐受的诱导，允许同种异体细胞或经基因修饰的自体细胞植入，而无需进行清髓性 conditioning 或长期免疫抑制，并降低了移植物抗宿主病（GvHD）的风险。

大型动物模型是否必要、可负担且关键？

已经开发出许多人类单基因疾病的转基因小鼠模型。尽管啮齿类动物的妊娠阶段与人类相似，但器官发育存在差异。由于系统发育、胎盘和免疫个体发生学的差异，啮齿类动物可作为疾病特异性治愈证明的IUT模型，但不能直接转化到人类。因此，使用新型产品的胎儿治疗需要在系统发育上更接近人类的大型动物中进行安全性和有效性研究，以评估生物分布、脱靶效应和生殖系传递。

人类宫内治疗遗传性疾病的试验

迄今为止，已有关于对52例胎儿（此外还有10例健康胎儿）进行造血干细胞（HSC）或间充质干细胞（MSC）宫内干细胞移植（IUSCT）的报道，涉及血红蛋白病、红细胞/出血性疾病、免疫缺陷、贮积症和成骨不全症（OI）。然而，这些报告在细胞剂量、即刻母体和妊娠结局等细节上不一致。在严重联合免疫缺陷病（SCID）中，缺乏宿主竞争有利于供体细胞植入和存活，但在其他血液学疾病中并未 consistently 观察到，并且植入水平通常较低。

已知的不良反应和未知/潜在的并发症

尽管有大量强有力的临床前证据显示疾病特异性表型得到改善、载体特异性疗效以及相对长期的安全性，但IUGT尚未实现向临床试验的跨越。我们承认该策略仍需要彻底评估。IUGT的长期安全性和有效性在很大程度上仍未确定，这是由于进行多年监测所需的大型动物模型成本高昂且不易获得、评估胎儿器官生物分布的困难、以及缺乏经过验证的用于检测胎儿和母体组织中载体整合位点的分析工具。

母体旁观者效应

关于治疗相关胎儿并发症（出血、心动过缓、未足月胎膜早破、绒毛膜羊膜炎和早产）对母亲造成的风险，以及对未来妊娠的潜在影响，目前认知有限。母体安全是一个关键考量，因为细胞和基因治疗载体的母胎转运是IUT的一个 unintended 后果。因此，了解潜在的旁观者效应非常重要，这可能包括母体对移植细胞或基因治疗载体的免疫致敏，这可能影响当前和未来妊娠。

治疗风险、安全考量与实施障碍

尽管基因治疗的安全性已在接受治疗的产后患者中得到证实，例如用于莱伯氏先天性黑蒙（LCA）和通过自体基因治疗处理的腺苷脱氨酶缺乏性严重联合免疫缺陷病（ADA-SCID），但由于移植细胞浓度和剂量以及即刻母体和胎儿结局的报告不一致，准确评估IUT安全性仍然具有挑战性。移植细胞类型显著影响安全性。

谁应该接受治疗，我们如何得出个体风险：获益比？

胎儿治疗的伦理问题已被广泛讨论。在此我们重点关注三个值得特别关注的问题：咨询和知情同意、研究与创新的界限，以及排除染色体异常胎儿。

同意与咨询

根据当代主流的医学伦理标准，IUT需要强有力的知情同意过程。通常由母亲提供同意，因为她的身体将接受手术，并且她将承担干预措施带来的某种程度的风险。虽然胎儿可能因IUT而面临最大的伤害风险（并且最有可能受益），但母亲是对胎儿发育和福祉负有主要责任的人。

临床治疗与创新

Chervenak和McCullough提出，只有当IUT对胎儿的获益足够高、对胎儿和母亲的风险足够低时，才应作为临床实践提供。不符合这些标准的干预措施应仅在研究框架内提供。然而，研究与创新性护理之间的界限近年来屡受挑战。

染色体异常排除

当前实践通常将染色体异常的胎儿排除在可能挽救生命的IUT之外。例如，前述的NCT02986698和BOOSTB4试验在所有组别中都排除了胎儿染色体异常。一项2018年对全球34个胎儿中心的胎儿脊髓脊膜膨出手术提供情况的回顾发现，胎儿手术的纳入标准与2011年报告的初始里程碑试验（NCT00060606）相比没有太大偏离，后者要求正常核型和不存在其他异常。