基因疗法是当今临床研究的热门话题，这是有道理的！这些技术有可能治疗--在某些情况下甚至治愈--多种疾病，包括以前没有有效疗法的罕见遗传疾病。
什么是基因疗法？
基因疗法是一组多种多样的工具，它们传递遗传物质（DNA 或 mRNA），目的是提供治疗，甚至可能是治愈。简而言之，就是利用 DNA 治疗疾病。但基因疗法是如何实现这一目标的呢？目前正在研究的产品主要依靠以下策略：
- 用健康的基因替换变异的基因拷贝。如果能及早治疗，其中一些疗法或许能治愈严重的儿科疾病
- 失活或 "敲除 "功能失常的变异基因
- 将一种新基因引入人体，以帮助对抗某种疾病。这方面的例子包括已经上市的抗癌疗法，以及目前正在进行临床试验的一些艾滋病治疗方法。
基因疗法简史
尽管实现人类基因疗法所需的技术相当新，但作为 20 世纪 60 年代首次提出的概念，这一想法已有半个多世纪的历史。事实上，早在 1961 年，科学家们就能在人体细胞内加入功能性 DNA。然而，早期的基因转移尝试效率极低，为数不多的临床试验也未取得成功。
1983 年，麻省理工学院的科学家们从小鼠白血病病毒中提取出第一种适用于基因治疗的逆转录病毒载体，这是一个重要的转折点。1984 年的一项实验显示，在体外哺乳动物细胞中定向插入矫正 DNA 是可能的。美国国立卫生研究院（NIH）预见到了日益增长的需求，随即发布了第一份人类细胞基因治疗实验指南。
1990 年，美国国家癌症研究所（National Cancer Institute）和美国国立卫生研究院（NIH）证实了基因疗法是一个可行的概念。其中一个广为人知的例子是治疗一名患有腺苷脱氨酶缺乏症的女孩，这种基因缺陷会导致严重的联合免疫缺陷。为了弥补她所缺乏的酶，引入了一种可正常工作的基因。虽然治疗被认为是成功的，但只起了很短的作用。
尽管 20 世纪 90 年代出现了更多创新，如首次使用造血干细胞作为载体来传递矫正基因，但基因疗法也遇到了重大挫折。1999 年，杰西-格尔辛格（Jesse Gelsinger）因对临床试验中使用的载体产生严重免疫反应而死亡，此事广为人知，对该领域产生了重大负面影响。
然而，2012 年，监管机构批准了欧洲市场上首个用于治疗脂蛋白脂肪酶缺乏症的基因疗法 Glybera。该疗法虽然有效，但在商业上却以失败告终，只有一名患有这种罕见疾病的患者接受了治疗。
美国最近才在2017年底批准了首个体内基因疗法，即Luxturna。事实证明，这种前景广阔的疗法能够显著改善患有严重且相对常见的视网膜营养不良症的年轻患者的视力。在此之前，这些患者很可能在成年之前就完全丧失视力。
今日基因治疗研究
截至 2017 年底，已进行了 2400 多项基因治疗试验。其中，大部分（64.6%）是针对肿瘤适应症的试验，大部分是一期试验。针对单基因疾病的临床试验位居第二，占 10.5%。这些疾病由已知的单一靶向基因引起，通常属于罕见病。其中最著名的例子包括溶酶体储积症、杜氏肌营养不良症、亨廷顿氏病、囊性纤维化和血友病。传染病和心血管疾病也是基因疗法试验的常见适应症，迄今为止，这两种疾病在试验中所占的比例约为 7.4%。
基因治疗载体和传输系统
基因治疗的适应症如此广泛，没有一种通用的载体来提供基因治疗也就不足为奇了。
病毒载体
正在研究的基因疗法中，腺病毒占大多数。不过，其他病毒载体也来自腺相关病毒、疱疹病毒和慢病毒等逆转录病毒。为了制造安全的载体，对通常致病的病毒进行了改造，去除其遗传密码中可能致病的部分，但仍保留了使其能够在细胞内感染和繁殖的基因。
病毒载体利用进化来做它们最擅长的事情：将遗传信息定向传递给最需要的细胞。例如，治疗囊性纤维化的载体是针对上皮细胞选择的，而治疗杜兴氏症的载体则是针对肌肉细胞选择的。这样，靶细胞最终决定了可以使用哪种传递系统，进而决定了必须解决的操作难题。
选择特定病毒载体的依据是：
- 它们如何将基因转移到它们能够识别和感染的细胞中
- 是否与宿主 DNA 融合
- 引入的基因预计能在宿主细胞中表达多长时间
- 病毒的大小和结构
非病毒载体
非病毒载体是裸 DNA 或 DNA 复合物，如寡核苷酸、脂质体和多聚体，不与病毒包装在一起。与病毒载体相比，这些载体能够转移相对较大的基因，如肌营养不良蛋白。非病毒载体也大大降低了引起不必要的、潜在危险的免疫反应的可能性。
工程核酸酶
核酸酶可被视为 "分子剪刀"，可以插入、删除或替换生物基因组中的 DNA。著名的例子有锌指核酸酶和转录激活剂样效应核酸酶（TALEN）。CRISPR/Cas9 系统作为一种基因组编辑工具值得特别关注，它能以前所未有的便捷性和精确性进行定向编辑。
基因治疗试验的可操作性
基因疗法是有效治疗多种疾病的一种前景广阔的策略。遗憾的是，基因疗法的复杂性和革命性也使得成功开展临床试验变得尤为困难。幸运的是，有意将基因疗法推向市场的申办者可以向经验丰富的CRO、顾问和专业供应商寻求帮助。