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操千曲尔后晓声，观千剑尔后识器。——刘勰

基因治疗时代：从临床前开发到临床应用

人类基因组包含20000到25000个驱动生物进程的蛋白编码基

因。在罕见病领域，大多数罕见病涉及功能失调的基因，全球超过3

亿患者受到遗传疾病的影响，美国有3000万患者，其中半数患者为婴

儿和儿童。许多疾病的预后较差，治疗选择很少。基因治疗可能提供

一种干预措施，以恢复无法用当前药物治疗的疾病的健康。基因治疗

原则上虽然很简单，但涉及复杂的基因设计和在靶细胞中高效表达的

递送机制。

1988年，第一个被授权的治疗戈谢病（Gaucherdisease）的人

类基因治疗临床试验标志着人类基因治疗的曙光。基因治疗概念在20

世纪90年代初首次广泛应用于患者，但反复出现的阳性结果往往伴随

令人失望的结局。这些早期的基因治疗试验大多数未产生治疗获益，

其中一些产生了非预期的不良事件。1996年，美国国立卫生研究院

(NIH)的顾问委员会认为这样的新型细胞和基因治疗临床试验为时过早，

因为对载体、靶细胞和疾病的性质了解不足。自20世纪90年代末，

第二代临床研究产生了新的技术，对靶细胞有了更深入的了解。这些

研究表明，将更有效的基因递送至靶组织可产生临床获益。

当前为止，基因治疗领域已经批准了16个产品，探索基因治疗的

临床研究数量在全球范围内急剧增加。截至2020年7月，全球17个

临床试验数据库报告了2106项基因治疗临床研究。

基因治疗递送方法

自涉及基因治疗的首次临床试验以来，基因治疗一直受到基因转

移疗效不佳以及免疫原性和毒性相关不良事件的阻碍。其中，基因传

递可能是一个实质性障碍，可以产生不良并发症并限制疗效。用于基

因治疗的载体通常分为病毒或非病毒载体（图1A）。约70%的临床试

验利用病毒（如腺相关病毒）进行基因治疗。非病毒载体，如直接注

射DNA、脂质体转染和各种其他形式，占其余30%。非病毒基因载体

提供了通用、简单、经济有效和潜在更安全的替代品，但可能缺乏足

够的临床使用疗效。相反，病毒载体通常比非病毒递送系统更有效，

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但免疫原性更强。用于基因编辑的核酸酶是在工程DNA结合结构域中

引起双链断裂(DSB)的限制性内切酶。锌指核酸酶(ZFN)、转录激活因

子样效应核酸酶(TALEN)和成簇的规则间隔短回文重复序列(CRISPR)

相关核酸酶Cas9(CRISPR/Cas9)是三种主要的基因编辑技术。

图1不同的递送系统

开发合适的载体时需要考虑多个标准：(1)待包装的DNA和基因

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的总大小，(2)基因的表达效率，(3)治疗持续时间，(4)免疫应答，(5)

产生，(6)同化进入细胞DNA，(7)患者可能感染病毒的风险。

基本的基因治疗方法

基因治疗中采用的四种主要遗传学方法是：(1)基因添加，(2)基因

校正，(3)基因沉默，(4)细胞消除技术。

基因添加；基因添加包括向所需细胞中添加新基因（例如，质粒

DNA[pDNA]），以产生新的蛋白质。目前正在开发基因添加疗法以

治愈许多疾病，包括先天性失明和血友病。

基因校正；基因校正涉及使用基因编辑技术消除基因的重复或缺

陷元件或替换缺陷或功能失调的DNA区域