血浆与白细胞α-葡萄糖苷酶活性作为庞贝病基因治疗替代标志物的药代动力学研究

《BioDrugs》：Can Alpha-Glucosidase Activity in Plasma or Leukocytes Serve as a Biomarker for Future Gene Therapy in Classic Infantile Pompe Disease?

本研究针对经典婴儿型庞贝病基因治疗过程中难以区分外源性酶替代疗法（ERT）与内源性酶活性的难题，通过分析40 mg/kg重组α-葡萄糖苷酶输注后血浆与白细胞中α-葡萄糖苷酶活性动态变化，发现血浆半衰期仅3.1小时而白细胞半衰期达2-4天，首次明确输注14天后酶活性回落至可区分基线，为基因治疗疗效评估提供了关键时间窗口和生物标志物依据。

　　

在遗传性代谢疾病治疗领域，经典婴儿型庞贝病（glycogen storage disease type II）的治疗演进堪称典范。这种由酸性α-葡萄糖苷酶（acid alpha-glucosidase, GAA）缺乏引起的溶酶体贮积症，曾让患者在1岁前面临生命威胁。2006年酶替代疗法（enzyme replacement therapy, ERT）的出现改变了这一局面，重组人α-葡萄糖苷酶（recombinant human alglucosidase alpha, rhGAA）的应用使患者得以存活至成年。然而，长期随访揭示了一个令人担忧的新表型——这些"幸存者"逐渐出现远端肌无力、腭咽功能不全以及进行性白质异常伴随认知功能下降等神经系统并发症。

正是这些未被满足的临床需求，推动着第二代ERT和基因治疗技术的快速发展。但经典婴儿型庞贝病的基因治疗面临独特挑战：由于ERT是救命治疗，在基因治疗前后必须持续进行。如何在这种背景下区分基因治疗产生的内源性酶活性与ERT输注的外源性酶活性，成为疗效评估的关键科学问题。

为此，研究团队在《BioDrugs》发表了创新性研究，通过分析ERT输注后α-葡萄糖苷酶在血浆和白细胞中的动态变化，为基因治疗疗效评估寻找可靠的时间窗口和生物标志物。

研究采用药代动力学曲线分析（n=5）和随机采样（n=21）相结合的方法，测量血浆（底物4-甲基伞形酮-α-D-吡喃葡萄糖苷，MU）和白细胞（底物糖原Gn和MU）中的α-葡萄糖苷酶活性。所有患者均符合经典婴儿型庞贝病诊断标准，且遵循 Erasmus MC 大学医学中心批准的前瞻性研究方案。

血浆α-葡萄糖苷酶药代动力学特征显示，输注结束时达到峰值浓度（C_max），中位值超过正常上限5000倍、未治疗患者水平10万倍以上。酶活性迅速下降，半衰期仅3.1小时。随机样本分析发现，输注后第7天71%样本仍高于正常范围，第9天全部样本回落至正常或以下水平，第11天70%样本低于正常下限。值得注意的是，即使一例患者停用ERT达20天，酶活性仍维持在正常下限附近，未完全回落至未治疗患者范围。

白细胞α-葡萄糖苷酶动态变化呈现不同模式。输注开始后24小时才达到峰值，且峰值浓度极为有限——Gn底物检测仅达正常上限的0.7倍，MU底物为0.9倍，均未超过正常范围。半衰期估计为2-4天，显著长于血浆。随机样本显示，Gn底物检测下，第9天所有样本低于正常下限，第14天回落至患者范围；MU底物检测下，第11天70%样本低于正常下限，第14天进入患者范围。

研究团队对酶活性持续存在的机制进行了深入探讨。小鼠实验表明，ERT输注后肝脏和脾脏酶活性可升高百倍以上，且持续达15天，这些器官可能作为"储库"缓慢释放酶回血液循环。此外，溶酶体胞吐作用也可能是血浆中持续检测到酶活性的原因之一。

该研究的核心价值在于为基因治疗疗效评估提供了明确的时间窗口。研究结果表明，输注14天后，血浆和白细胞中的酶活性均下降至可区分基线，此时任何可检测到的酶活性 surplus 都可能源于基因治疗。特别是白细胞Gn底物检测最为稳定，所有样本在第9天后均低于正常范围。

这一发现对庞贝病基因治疗临床试验设计具有重要指导意义。在必须持续ERT的情况下，选择输注后第14天作为基因治疗疗效评估时间点，可最大程度减少ERT干扰，准确评估内源性酶活性产生情况。同时，研究提示第二代ERT（如avalglucosidase alfa）因具有更多甘露糖-6-磷酸基团，可能改变细胞摄取动力学，未来需要类似研究验证。

研究也存在一定局限性，特别是ERT后9天以上的数据样本量有限。但由于经典婴儿型庞贝病标准治疗为每周输注，长时间间隔样本获取困难，这反映了真实世界研究的挑战。

总之，这项研究首次系统阐明了rhGAA在经典婴儿型庞贝病患者体内的动态分布规律，明确了基因治疗疗效评估的最佳时间窗口，为未来基因治疗临床试验提供了关键的生物标志物评估策略。随着基因治疗时代的到来，这类基础药代动力学研究将成为连接传统治疗与创新疗法的重要桥梁。